KR102467994B1 - 캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기 - Google Patents

캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연소로의 내부에 캡슐형태의 개질로가 마련되는 캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기에 관한 것으로, 버너가 하부에 구비되고, 상기 버너의 상측에는 폐기물 투입구가 형성되며, 상부에는 폐기물의 연소에 따른 혼합가스가 배출되는 혼합가스 배출구를 갖는 연소로; 및
상기 연소로의 내부에 구비되고, 하부에는 상기 혼합가스 배출구와 파이프로 연결되는 혼합가스 투입구가 형성되어 상기 혼합가스 배출구에서 배출되는 혼합가스가 혼합가스 투입구를 통해 내부로 공급되며, 상기 혼합가스를 개질하여 일산화탄소와 수소로 이루어지는 합성가스를 생성하고, 상부에 합성가스 배출구를 갖는 캡슐형태의 개질로;를 포함하고,
연소로에서 생성되는 1200℃ 이상의 온도를 갖는 혼합가스에 의해 개질로의 온도가 1200℃ 이상의 온도로 쉽게 유지되며, 이로 인해 개질로의 내부에서 합성가스를 안정적으로 생산할 수 있는 캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기를 제공한다.

Description

캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기{High temperatue reformer with capsule type reforming furnace}
본 발명은 고온 개질기에 관한 것으로, 특히, 연소로의 내부에 캡슐형태의 개질로가 구비되고, 연소로에서 생성되는 혼합가스를 연소로 내부의 개질로로 공급함으로써, 개질로에서 합성가스를 안정적으로 생산할 수 있는 캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기에 관한 것이다.
공장 등의 산업체에서 발생되는 폐유, 폐유기용제 등과 같은 고분자 액상 폐기물이나 석탄, 폐타이어와 같은 고분자 고상 유기물을 가스화한다는 것은 고분자 유기물 내의 탄소, 수소 성분을 가스상의 연료인 일산화탄소와 수소가스가 주성분인 합성가스(Syngas)로 전환하는 것을 의미한다.
즉, 폐유, 폐플라스틱, 석탄, 폐타이어와 같은 고분자 유기물에 산소를 주입하여 연소할 때에는 산화반응이 일어나게 되고, 산화반응을 통해 생성된 증기(H2O)와 이산화탄소(CO2)가 1200℃를 넘는 고온으로 유지되는 밀폐된 공간에서 고분자 유기물과 반응할 때에는 환원반응(개질반응)이 일어나 연료가스인 수소(H2)와 일산화탄소(CO)로 가스화되는 것이다. 즉, 모든 탄화물질은 1200℃ 이상에서 개질되어 수소(H2)와 일산화탄소(CO)로 가스화되는 것이다.
그런데, 종래의 가스화방식에 따르면, 하나의 공간에서 산화반응과 환원반응이 동시에 일어나고, 이로 인해 인체에 유해한 산화물이 많이 생성되어 2차 오염을 일으키게 되며, 상대적으로 일산화탄소와 수소가스를 주성분으로 하는 합성가스(syngas)의 생산량이 적고, 특히 수소의 농도를 높이기 위해 외부에서 고온의 증기를 주입해주어야 하였으며, 가스화로의 온도를 1200℃ 이상으로 유지하기 어려운 단점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0391121호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연소로의 내부에 캡슐형태의 개질로가 마련되고, 연소로에서 생성되는 1200℃ 이상의 온도를 갖는 혼합가스에 의해 개질로의 온도가 1200℃ 이상의 온도로 쉽게 유지되며, 이로 인해 개질로의 내부에서 합성가스를 안정적으로 생산할 수 있는 캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기는, 버너가 하부에 구비되고, 상기 버너의 상측에는 폐기물 투입구가 형성되며, 상부에는 폐기물의 연소에 따른 혼합가스가 배출되는 혼합가스 배출구를 갖는 연소로;
상기 연소로의 내부에 구비되고, 하부에는 상기 혼합가스 배출구와 파이프로 연결되는 혼합가스 투입구가 형성되어 상기 혼합가스 배출구에서 배출되는 혼합가스가 혼합가스 투입구를 통해 내부로 공급되며, 상기 혼합가스를 개질하여 일산화탄소와 수소로 이루어지는 합성가스를 생성하고, 상부에는 상기 합성가스를 상기 연소로의 외부로 배출하는 합성가스 배출구를 갖는 캡슐형태의 개질로;
상기 혼합가스 투입구에 인접하여 상기 개질로의 일측부에 구비되는 제1 온도센서; 및
상기 제1 온도센서에 인접하여 연소로의 일측부에 형성되고, 상기 제1 온도센서의 측정온도가 1200℃ 미만일 경우에 상기 연소로의 내부로 산소를 공급하며, 산소공급에 의해 폐기물의 연소를 활성화시켜 제1 온도센서의 측정온도를 1200℃ 이상으로 상승시키는 제1 산소공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 합성가스 배출구에 인접하여 상기 개질로의 타측부에 구비되는 제2 온도센서; 및
상기 제2 온도센서에 인접하여 연소로의 타측부에 형성되고, 상기 제2 온도센서의 측정온도가 1200℃ 미만일 경우에 상기 연소로의 내부로 산소를 공급하며, 산소공급에 의해 폐기물의 연소를 활성화시켜 제2 온도센서의 측정온도를 1200℃ 이상의 온도로 상승시키는 제2 산소공급부;를 포함한다.
또한, 본 발명은, 상기 합성가스 배출구는 상기 연소로의 상부에 적어도 2개가 서로 이격되게 형성되고, 상부가 상기 연소로의 외측으로 돌출되면서 연소로에 결합하는 합성가스 배출관이 상기 합성가스 배출구에 연결되며, 상기 합성가스 배출관이 연소로와 개질로의 합성가스 배출구에 결합하여서 상기 개질로가 상기 연소로의 내부에 고정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기는 다음과 같은 효과가 있다.
일산화탄소와 수소로 이루어지는 합성가스를 생산하는 개질로가 연소로의 내부에 마련되고, 이로 인해 연소로의 가열과 함께 개질로가 1200℃ 이상의 온도로 쉽게 가열되어 열효율을 극대화할 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 연소로의 혼합가스가 공급되는 개질로의 하부에 제1 온도센서와 상기 제1 온도센서의 측정온도에 따라 연소로 내부로 산소를 공급하는 제1 산소공급부를 마련함으로써, 개질로의 온도를 1200℃ 이상의 온도로 유지할 수 있는 효과가 있고, 이로 인해 개질로 내부에서 탄소와 수증기의 환원반응이 안정적으로 일어나 일산화탄소와 수소로 이루어진 합성가스를 원활하게 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 연소로의 하부에 적어도 2개의 버너가 반대되는 측면에 각각 구비되고, 적어도 2개의 버너가 서로 대각으로 엇갈리도록 배치되어 연소로 내부에 스월이 일어나고, 이로 인해 연소로에서 생산되는 혼합가스가 개질로를 감싸면서 연소로와 개질로 사이의 통로를 빠르게 통과하여 개질로의 온도를 빠르게 상승시키는 효과과 있고, 혼합가스가 혼합가스 배출구로 빠르게 이동하여 혼합가스의 열손실을 최소화할 수 있는 현저한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연소로의 내부에 개질로가 구비된 고온 개질기의 종단면도
하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며 , 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 고온 개질기의 내부를 도시한 종단면도이다.
본 발명의 고온 개질기(100)는, 버너(11)가 하부에 구비되고, 상기 버너(11)의 상측에는 폐기물 투입구(12)가 형성되며, 상부에는 폐기물의 연소에 따른 혼합가스가 배출되는 혼합가스 배출구(14)를 갖는 연소로(10); 상기 연소로(10)의 내부에 구비되고, 하부에는 상기 혼합가스 배출구(14)와 파이프(P)로 연결되는 혼합가스 투입구(21)가 형성되어 상기 혼합가스 배출구(14)에서 배출되는 혼합가스가 혼합가스 투입구(21)를 통해 내부로 공급되며, 상기 혼합가스를 개질하여 일산화탄소와 수소로 이루어지는 합성가스를 생성하고, 상부에는 상기 합성가스를 상기 연소로(10)의 외부로 배출하는 합성가스 배출구(23)를 갖는 캡슐형태의 개질로(20); 상기 혼합가스 투입구(21)에 인접하여 상기 개질로(20)의 일측부에 구비되는 제1 온도센서(31); 및 상기 제1 온도센서(31)에 인접하여 연소로(10)의 일측부에 형성되고, 상기 제1 온도센서(31)의 측정온도가 1200℃ 미만일 경우에 상기 연소로(10)의 내부로 산소를 공급하며, 산소공급에 의해 폐기물의 연소를 활성화시켜 제1 온도센서(31)의 측정온도를 1200℃ 이상으로 상승시키는 제1 산소공급부(41);를 포함한다.
또한, 본 발명은, 상기 연소로(10)와 상기 개질로(20) 사이에는 혼합가스가 이동할 수 있는 통로가 형성되고, 상기 버너(11)는 적어도 2개가 상기 연소로(10)의 하부에서 서로 마주하도록 배치되며, 적어도 2개의 버너(11)에 의해 상기 혼합가스가 상기 개질로(20)를 나선형으로 감싸면서 상기 통로를 따라 상승하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 합성가스 배출구(23)에 인접하여 상기 개질로(20)의 타측부에 구비되는 제2 온도센서(32); 및 상기 제2 온도센서(32)에 인접하여 연소로(10)의 타측부에 형성되고, 상기 제2 온도센서(32)의 측정온도가 1200℃ 미만일 경우에 상기 연소로(10)의 내부로 산소를 공급하며, 산소공급에 의해 폐기물의 연소를 활성화시켜 제2 온도센서(32)의 측정온도를 1200℃ 이상의 온도로 상승시키는 제2 산소공급부(42);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고온 개질기(100)는, 모든 탄화물을 구성하는 탄소를 일산화탄소(CO)로 개질하여 안정적으로 합성가스를 생성하는 개질기(100)로, 폐기물이 연소되어 연소가스가 생산되는 연소로(10); 및 연소로(10)의 내부에 마련되고, 상기 연소로(10)에서 공급되는 혼합가스를 환원반응에 의해 개질하여 합성가스를 생성하는 개질로(20);를 포함한다.
상기 연소로(10)는, 소정 높이를 갖는 중공형 또는 원통형으로 형성되는 것으로, 하부에 버너(11)가 구비되고, 상기 버너(11)의 상측에는 폐기물이 내부로 공급되는 폐기물 투입구(12)가 형성되며, 상부에는 폐기물의 연소에 의해 생성되는 혼합가스가 배출되는 혼합가스 배출구(14)가 형성되고, 하단부에는 폐기물의 연소에 따른 소각재가 배출되는 소각재 배출구(미도시)가 형성된다.
상기 연소로(10)는, 산소 또는 LPG를 주원료로 하는 버너(11)가 하부에 구비되고, 상기 버너(11)의 상측에는 개질할 물질인 폐기물이 연소로(10) 내부로 공급되기 위한 폐기물 투입구(12)가 형성된다.
상기 폐기물은 탄화물일 수 있고, 폐플라스틱, 폐음식물, 플루가스(flue gas), 오일(oil) 및/또는 타르(tar), 화석연료, 바이오물체, 동물/식물성 폐기물 등 탄소를 구성원자로 하는 모든 물질이 포함된다.
상기 폐기물 투입구(12)에는 일단부가 연소로(10)의 외측으로 돌출되는 폐기물 공급관(13)이 연결되고, 상기 폐기물 공급관(13)의 일단부에는 압축에어 또는 이산화탄소가 공급되며, 상기 폐기물 공급관(13)의 일측부에는 폐기물을 주입 또는 차단하는 폐기물 투입노즐(13a)이 연결된다.
즉, 폐기물 투입노즐(13a)의 열림 또는 잠금에 의해 폐기물을 연소로(10) 내부로 공급 또는 차단할 수 있으며, 폐기물 공급관(13)으로 주입되는 압축에어 또는 이산화탄소와 함께 상기 폐기물이 폐기물 투입구(12)를 통해 연소로(10) 내부로 공급된다. 상기 폐기물은 압축에어 또는 이산화탄소가 폐기물 공급관(13)에 공급되는 압력에 의해 안정적으로 연소로(10)의 내부로 투입될 수 있다.
상기 버너(11)는 적어도 2개가 연소로(10)의 하부에서 반대되는 측면에 마주보도록 구비되고, 마주하는 적어도 2개의 버너(11)는 서로 대각으로 엇갈리게 배치된다.
즉, 상기 버너(11)는 연소로(10)의 일면과 타면에 적어도 2개가 구비되고, 적어도 2개의 버너(11)는 연소로(10)의 중심부를 기준으로 대각으로 마주하게 배치되며, 이로 인해 버너(11)의 작동 시, 연소로(10) 내부에 스월(swirl)이 발생하고, 연소로(10) 내부의 연소가스가 스월에 의해 회전하면서 상승하여 연소로(10) 내부의 온도가 균일하게 유지되는 효과가 있고, 연소효율이 극대화되는 현저한 효과가 있다.
따라서 상기 연소로(10)의 내부에는 상기 폐기물 투입구(12)로 공급되는 폐기물이 상기 버너(11)에 의해 연소되면서 혼합가스가 생성되고, 상기 혼합가스가 연소로(10) 상부의 혼합가스 배출구(14)로 배출되는 것이다.
한편, 본 발명은, 상기 연소로(10)에서 생성되는 혼합가스를 환원반응에 의해 개질하여 일산화탄소와 수소로 이루어지는 합성가스를 생성하는 개질로(20)가 상기 연소로(10)의 내부에 형성된다.
상기 개질로(20)는, 원통형의 몸체와, 상기 몸체의 하면은 중심부에서 테두리로 갈수록 상방으로 완만하게 굴곡진 반원 또는 타원형태로 형성되고, 몸체의 상면은 하면과 상하 대칭으로 중심부에서 테두리로 갈수록 하방으로 굴곡진 반원 또는 타원형태로 형성되는 캡슐, 계란 또는 알약형태로 형성되는 것으로, 하부에는 상기 연소로(10)의 혼합가스 배출구(14)와 파이프(P)로 연결되는 혼합가스 투입구(21)가 형성되고, 상부에는 내부에서 생성되는 합성가스를 배출하기 위한 합성가스 배출구(23)가 형성된다.
상기 개질로(20)는 캡슐, 달걀 또는 알약형태 외에도 내부에 소정 공간을 갖는 다양한 형태로 형성될 수 있다.
상기 합성가스 배출구(23)는 상기 개질로(20)의 상부에 적어도 2개가 서로 이격되게 형성되고, 상부가 상기 연소로(10)의 외측으로 돌출되는 합성가스 배출관(24)이 상기 합성가스 배출구(23)에 연결되며, 상기 합성가스 배출구(23)에 결합하는 합성가스 배출관(24)에 의해 상기 개질로(20)가 상기 상기 연소로(10) 내부에 안정적으로 고정된다.
상기 합성가스 배출관(24)은, 외주연 전체 또는 외주연의 상,하부에 나사선이 형성될 수 있고, 상기 연소로(10)에 형성되는 통공에 나사결합방식으로 결합하면서 연소로(10)의 내부로 삽입되는 하단부가 상기 합성가스 배출구(23)에 나사결합방식으로 결합하며, 이로 인해 상기 개질로(20)가 연소로(10) 내부에 쉽고 안정적으로 고정된다.
또한, 상기 합성가스 배출관(24)은 상부로 갈수록 서로 벌어지는 사선방향으로 배치되고, 이로 인해 개질로(20) 내부에서 생성되는 합성가스가 빠르고 안정적으로 개질로(20)와 연소로(10)의 외부로 배출되는 효과가 있다.
상기 연소로(10)는 상부와 하부 또는 전면부와 후면부 또는 좌측면부와 우측면부 등 종,횡방향으로 분리될 수 있고, 분리된 하나의 연소로(10)의 내부에 개질로(20)를 배치한 후, 합성가스 배출관(24)을 연소로(10)와 합성가스 배출구(23)에 결합함으로써, 상기 개질로(20)를 연소로(10)의 내부에 고정할 수 있을 것이다.
또한, 상기 개질로(20)의 하부에는 연소로(10)의 혼합가스가 개질로(20)로 공급되는 혼합가스 투입구(21)가 형성된다.
상기 혼합가스 투입구(21)는 개질로(20)의 하부에 적어도 하나 이상 형성되고, 상기 연소로(10)의 외부로 돌출되는 혼합가스 공급관(22)이 연결된다. 그리고 상기 혼합가스 공급관(22)의 일단부는 상기 연소로(10)의 혼합가스 배출구(14)와 파이프(P)에 의해 연결된다.
상기 혼합가스 투입구(21)와 혼합가스 배출구(14)는 파이프(P)에 의해 직접 연결될 수 있고, 상기 혼합가스 투입구(21)에 혼합가스 공급관(22)을 연결한 후, 혼합가스 배출구(14)와 혼합가스 공급관(22)을 파이프(P)로 연결할 수 있다.
또한, 상기 혼합가스 공급관(22)은, 외주연 또는 외주연의 상,하부에 나사선이 형성될 수 있고, 회전에 의해 연소로(10)에 형성되는 통공에 나사결합방식으로 결합하며, 연소로(10) 내부로 삽입되는 일단부가 상기 혼합가스 투입구(21)에 나사결합방식으로 결합하고, 이로 인해 상기 합성가스 배출관(24)과 함께 상기 개질로(20)를 연소로(10) 내부에 안정적으로 고정하는 효과가 있다.
따라서 본 발명의 고온 개질기(100)는, 연소로(10)의 내부에 캡슐형태의 개질로(20)가 마련되고, 연소로(10)의 내부의 혼합가스가 혼합가스 배출구(14)로 배출된 후 개질로(20)의 혼합가스 투입구(21)를 통해 개질로(20)에 순환적 또는 루프형태로 공급되는 것이다.
또한, 상기 개질로(20)의 외면에 나선홈(미도시)이 형성될 수 있고, 상기 혼합가스가 상기 연소로(10)의 하부에 적어도 2개가 서로 반대방향에서 배치되는 버너(11)와 상기 나선홈에 의해 스월(swirl)이 더욱 빠르게 진행될 수 있고, 인로 인해 상기 혼합가스가 나선홈을 따라 상기 개질로(20)를 감싸면서 상승하여 개질로(20)가 빠르게 가열될 수 있는 효과가 있으며, 상기 혼합가스가 상기 연소로(10)와 개질로(20) 사이의 통로를 빠르게 상승 및 통과함으로써 열손실을 최소화하여 혼합가스 배출구(14)에 도달할 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 상기 연소로(10) 내부의 연소가스가 스월에 의해 회전하면서 상승하여 연소로(10) 내부의 온도가 균일하게 유지되는 효과가 있고, 연소효율이 극대화되는 현저한 효과가 있다.
한편, 본 발명은, 상기 개질로(20)의 하부에서, 상기 혼합가스 투입구(21)에 인접하여 제1 온도센서(31)가 구비되고, 상기 제1 온도센서(31)에서 인접하는 연소로(10)의 일측부에는 상기 제1 온도센서(31)의 측정온도가 1200℃ 미만일 경우, 상기 연소로(10) 내부로 산소를 공급하는 제1 산소공급부(41)가 형성된다
즉, 본 발명은, 상기 연소로(10)에서 폐기물이 버너(11)에 의해 1200℃ 이상의 온도를 갖는 혼합가스가 생성되고, 상기 혼합가스가 연소로(10) 상부의 혼합가스 배출구(14)로 이동하면서 버너(11)와 점점 멀어져 혼합가스 배출구(14)로 배출 시, 1200℃ 미만의 온도로 배출될 수 있으며, 1200℃ 미만의 온도를 갖는 혼합가스가 개질로(20)에 공급되거나 개질로(20)의 온도가 1200℃ 미만으로 떨어질 수 있는 문제점을 해결하고 자 하는 것으로, 혼합가스 투입구(21)에 근접한 개질로(20) 하부의 온도를 제1 온도센서(31)를 통해 인지하고, 제1 온도센서(31)의 측정온도가 1200℃ 미만일 경우, 제1 산소공급부(41)를 통해 연소로(10) 내부로 산소를 공급하여 폐기물의 연소를 활성화시켜 개질로(20)의 온도가 1200℃ 이상을 유지하도록 하며, 이로 인해 개질로(20) 뿐만 아니라 혼합가스 투입구(21)를 통해 개질로(20)로 공급되는 혼합가스의 온도도 1200℃ 이상의 온도를 유지하게 되는 것이다
또한, 상기 개질로(20)의 상부에서 상기 합성가스 배출구(23)에 인접하여 제2 온도센서(32)가 구비되고, 상기 제2 온도센서(32)에서 인접하는 연소로(10)의 타측부에는 상기 제1 온도센서(31)의 측정온도가 1200℃ 미만일 경우, 상기 연소로(10) 내부로 산소를 공급하는 제2 산소공급부(42)가 형성된다
상기 제1 온도센서(31) 및/또는 제2 온도센서(32)는 개질로(20)의 내부 또는 외면 또는 개질로(20)와 연소로(10) 사이의 공간에 구비될 수 있고, 상기 혼합가스 투입구(21) 및/또는 합성가스 배출구(23)에 구비될 수도 있다.
또한, 상기 제1 산소공급부(41) 및/또는 제2 산소공급부(42)는, 연소로(10) 내부로 산소를 분사하는 분사공이 형성되고, 상기 분사공이 상기 개질로(20) 또는 버너(11)가 배치되는 연소로(10)의 하부방향을 향하도록 형성하며, 상기 분사공에서 분사되는 산소가 개질로(20) 또는 연소로(10)의 하부방향으로 분사된다. 또한, 상기 분사공을 상기 제1 산소공급부(41) 및/또는 제2 산소공급부(42)에 상,하방향으로 다수 형성하고, 일부 분사공은 개질로(20)를 향해 산소를 분사하도록 설정하며, 상기 분사공을 제외한 나머지 분사공은 연소로(10)의 하부를 향해 산소를 분사하도록 설정할 수 있다.
또한, 상기 연소로(10) 및/또는 개질로(20)에는 수증기를 공급하기 위한 수증기 공급구(51,52)와 내부의 압력을 측정하는 압력센서(61)가 구비될 수 있다.
상기 연소로(10)의 상부에는 판 형태의 방폭구(15)가 형성되고, 상기 방폭구(15)의 테두리에는 원주를 따라 소정 간격으로 이격되는 고정봉(15a)이 상하방향으로 형성되며, 자중에 의해 상기 연소로(10)의 상부에 안착되고, 상기 고정봉(15a)이 상기 연소로(10)의 상부에 결합하여 상하로 이동 가능하게 고정되며, 상기 상기 연소로(10)의 내부 압력이 상기 방폭구(15)의 자중보다 큰 압력으로 증가 시, 상기 방폭구(15)가 상승하여서 상기 연소로(10)의 상부가 개방된다.
또한, 상기 압력센서(61)에서 측정된 압력값이 미리 설정된 압력값 이상일 경우, 상기 방폭구(15)를 자동으로 상승시켜 상기 연소로(10)의 상부가 개방되도록 설정할 수도 있을 것이다.
따라서 본 발명의 고온 개질기(100)는, 폐기물이 버너(11)에 의해 연소되면서 생성되는 혼합가스가 연소로(10) 상부의 혼합가스 배출구(14)를 향해 상승하면서 개질로(20)를 1200℃ 온도 이상으로 가열하고, 상기 혼합가스 투입구(21)가 형성되는 개질로(20)의 하부에 제1 온도센서(31) 및 제1 산소공급부(41)가 구비되어, 연소로(10) 내부에서 상승하는 상기 혼합가스가 상기 버너(11)와 점점 멀어지면서 1200℃ 미만의 온도로 낮아진 상태로 상기 개질로(20)에 공급되는 문제점을 해결할 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 상기 개질로(20)의 상부에 제2 온도센서(32)를 구비하고, 상기 연소로(10)의 타측부에 상기 제2 온도센서(32)의 측정온도에 따라 연소로(10) 내부로 산소를 공급하는 제2 산소공급부(42)를 구비하여, 개질로(20)에서 생성되는 합성가스를 1200℃ 이상의 온도로 유지 및 배출할 수 있는 것이다.
또한, 상기 연소로(10)의 상부에서, 상기 혼합가스 배출구(14)의 하측에는 제3 온도센서(33)가 구비되고, 제3 온도센서(33)의 하측에는 상기 제3 온도센서(33)의 측정온도가 1300℃ 미만일 경우, 연소로(10) 내부로 산소를 공급하는 제3 산소공급부가 형성될 수 있다.
즉, 상기 연소로(10)의 내부에서 생성되는 혼합가스가 혼합가스 배출구(14)를 통해 연소로(10)의 외부로 배출되기 직전, 상기 혼합가스를 제3 온도센서(33)와 제3 산소공급부를 통해 1300℃ 이상의 온도로 상승시켜 1200℃ 이상의 온도를 갖는 혼합가스를 상기 개질로(20)로 공급할 수 있는 현저한 효과가 있다.
본 발명은, 상기 제1 온도센서(31) 내지 제3 온도센서(33) 외에도, 연소로(10) 내부 곳곳의 온도를 측정할 수 있는 다수의 온도센서(34)를 구비할 수 있고, 각각의 온도센서의 측정 값에 따라 산소를 연소로(10) 내부로 공급할 수 있는 산소공급부를 다수 구비할 수 있을 것이다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
10 : 연소로 11 : 버너
12 : 폐기물 투입구 13 : 폐기물 공급관
14 : 혼합가스 배출구 20 : 개질로
21 : 혼합가스 투입구 22 : 혼합가스 공급관
23 : 합성가스 배출구 24 : 합성가스 배출관
31 : 제1 온도센서 32 : 제2 온도센서
41 : 제1 산소공급부 42 : 제2 산소공급부
100 : 개질기

Claims (9)

  1. 버너(11)가 하부에 구비되고, 상기 버너(11)의 상측에는 폐기물 투입구(12)가 형성되며, 상부에는 폐기물의 연소에 따른 혼합가스가 배출되는 혼합가스 배출구(14)를 갖는 연소로(10);
    상기 연소로(10)의 내부에 구비되고, 하부에는 상기 혼합가스 배출구(14)와 파이프(P)로 연결되는 혼합가스 투입구(21)가 형성되며, 연소로(10)에서 상기 혼합가스 배출구(14)를 통해 배출되는 혼합가스가 혼합가스 투입구(21)를 통해 내부로 공급되고, 상기 혼합가스를 개질하여 일산화탄소와 수소로 이루어지는 합성가스를 생성하며, 상부에 합성가스 배출구(23)를 갖는 캡슐형태의 개질로(20);
    상기 혼합가스 투입구(21)에 인접하여 상기 개질로(20)의 일측부에 구비되는 제1 온도센서(31); 및
    상기 제1 온도센서(31)에 인접하여 연소로(10)의 일측부에 형성되고, 상기 제1 온도센서(31)의 측정온도가 1200℃ 미만일 경우에 상기 연소로(10)의 내부로 산소를 공급하며, 산소공급에 의해 폐기물의 연소를 활성화시켜 제1 온도센서(31)의 측정온도를 1200℃ 이상으로 상승시키는 제1 산소공급부(41);를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 합성가스 배출구(23)에 인접하여 상기 개질로(20)의 타측부에 구비되는 제2 온도센서(32); 및
    상기 제2 온도센서(32)에 인접하여 연소로(10)의 타측부에 형성되고, 상기 제2 온도센서(32)의 측정온도가 1200℃ 미만일 경우에 상기 연소로(10)의 내부로 산소를 공급하며, 산소공급에 의해 폐기물의 연소를 활성화시켜 제2 온도센서(32)의 측정온도를 1200℃ 이상의 온도로 상승시키는 제2 산소공급부(42);를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 합성가스 배출구(23)는 상기 연소로(10)의 상부에 적어도 2개가 서로 이격되게 형성되고, 상부가 상기 연소로(10)의 외측으로 돌출되면서 연소로(10)에 결합하는 합성가스 배출관(24)이 상기 합성가스 배출구(23)에 연결되며, 상기 합성가스 배출관(24)이 연소로(10)와 상기 합성가스 배출구(23)에 결합하여서 상기 개질로(20)가 상기 연소로(10)의 내부에 고정되는 것을 특징으로 하는 캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 합성가스 배출관(24)은 연소로(10)의 외측으로 돌출되는 상부로 갈수록 서로 벌어지게 배치되는 것을 특징으로 하는 캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 혼합가스 투입구(21)에는 상기 연소로(10)에 결합하면서 일단부가 상기 연소로(10)의 외측으로 돌출되는 혼합가스 공급관(22)이 연결되고, 상기 혼합가스 공급관(22)과 상기 혼합가스 배출구(14)가 파이프(P)로 연결되며, 상기 개질로(20)가 상기 혼합가스 공급관(22)에 의해 상기 연소로(10)의 내부에 고정되는 것을 특징으로 하는 캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 버너(11)는 적어도 2개가 상기 연소로(10)의 하부에서 서로 마주하도록 배치되고, 적어도 2개의 버너(11)에 의해 상기 혼합가스가 상기 개질로(20)를 나선형으로 감싸면서 상기 연소로(10)와 상기 개질로(20) 사이에 형성되는 통로를 따라 상승하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기.
  7. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 버너(11)는 적어도 2개가 상기 연소로(10)의 하부에서 반대되는 측면에 각각 구비되고, 서로 대각으로 엇갈리게 마주하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폐기물 투입구(12)에는 일단부가 연소로(10)의 외측으로 돌출되는 폐기물 공급관(13)이 연결되고, 상기 폐기물 공급관(13)의 일단부에는 압축에어 또는 이산화탄소가 공급되며, 상기 폐기물 공급관(13)의 일측부에는 폐기물을 주입 또는 차단하는 폐기물 투입노즐(13a)이 연결되는 것을 특징으로 하는 캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연소로(10)의 상부에서, 상기 혼합가스 배출구(14)의 하측에 구비되는 제3 온도센서(33); 및
    상기 제3 온도센서(33)에 인접하여 연소로(10)에 형성되고, 상기 제3 온도센서(33)의 측정온도가 1200℃ 미만일 경우에 상기 연소로(10) 내부로 산소를 공급하며, 산소공급에 의해 제3 온도센서(33)의 측정온도를 1200℃ 이상으로 상승시키는 제3 산소공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 개질로를 갖는 고온 개질기.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010067022A (ko) * 2000-12-11 2001-07-12 김현영 고분자 유기물의 가스화 방법 및 장치
JP2003231888A (ja) * 2002-02-12 2003-08-19 Hitachi Ltd ガス化方法、及びガス化装置
JP2011522084A (ja) * 2008-05-29 2011-07-28 ボソン・エナジー・ソシエテ・アノニム 二段高温予熱スチームガス化炉
JP2012107085A (ja) * 2010-11-15 2012-06-07 Nippon Steel Engineering Co Ltd 石炭ガス化装置におけるスラグ除去方法、並びに石炭ガス化装置
KR20140038260A (ko) * 2012-09-20 2014-03-28 한국전력공사 가스화기
KR101617392B1 (ko) * 2015-11-13 2016-05-09 김현영 산업용 고온 개질기 및 개질 방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010067022A (ko) * 2000-12-11 2001-07-12 김현영 고분자 유기물의 가스화 방법 및 장치
KR100391121B1 (ko) 2000-12-11 2003-07-16 김현영 고분자 유기물의 가스화 방법 및 장치
JP2003231888A (ja) * 2002-02-12 2003-08-19 Hitachi Ltd ガス化方法、及びガス化装置
JP2011522084A (ja) * 2008-05-29 2011-07-28 ボソン・エナジー・ソシエテ・アノニム 二段高温予熱スチームガス化炉
JP2012107085A (ja) * 2010-11-15 2012-06-07 Nippon Steel Engineering Co Ltd 石炭ガス化装置におけるスラグ除去方法、並びに石炭ガス化装置
KR20140038260A (ko) * 2012-09-20 2014-03-28 한국전력공사 가스화기
KR101617392B1 (ko) * 2015-11-13 2016-05-09 김현영 산업용 고온 개질기 및 개질 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
온라인문헌, 폐자원 가스화기술로 폐기물 처리,수소생산 이룰 수 있어, http://www.gasnews.com/news/articleView.html?idxno=94247 *

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