KR20210125633A - Energy circulation system using circulating fluidized bed boiler and renewable energy - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an energy circulation system using a circulating fluidized bed boiler and renewable energy and, more particularly, to an energy circulation system using a circulating fluidized bed boiler and renewable energy, which can self-procure energy to improve energy independence by using a circulating fluidized bed boiler in base power generation and adding the renewable energy. The present invention provides an energy circulation system using a circulating fluidized bed boiler and renewable energy, which comprises: a dry exhaust gas recirculation method-type pure oxygen circulating fluidized bed combustion device for combusting a fuel to generate power; a renewable energy unit generating electricity through the renewable energy; a water electrolysis unit separating water into hydrogen and oxygen by using the electricity, generated through the renewable energy unit, in water electrolysis; a pure oxygen supply unit arranged to receive pure oxygen from the water electrolysis unit or the outside and to supply the pure oxygen to the dry exhaust gas recirculation method-type pure oxygen circulating fluidized bed combustion device; and a methanation unit performing methanation so as to generate methane by binding the hydrogen, separated through water electrolysis unit, with carbon monoxide or carbon dioxide generated through the dry exhaust gas recirculation method-type pure oxygen circulating fluidized bed combustion device.

Description

순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템{ENERGY CIRCULATION SYSTEM USING CIRCULATING FLUIDIZED BED BOILER AND RENEWABLE ENERGY}Energy circulation system using circulating fluidized bed boiler and renewable energy

본 발명은 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 순환유동층보일러를 기저발전으로 하고 신재생에너지를 추가함으로써, 에너지를 자체적으로 수급하여 에너지 자립도를 향상시킬 수 있는 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a circulating fluidized bed boiler and an energy circulation system using new and renewable energy, and more particularly, by using a circulating fluidized bed boiler as a base power generation and adding new and renewable energy, energy can be supplied by itself to improve energy independence. It relates to a circulating fluidized bed boiler and an energy circulation system using renewable energy.

전 세계적으로 온실가스 감축을 위한 재생에너지 보급이 확대되고 있으며, 최근 우리나라도 2030까지 국내 신재생에너지 발전 비중을 20%까지 높이는 것을 목표로 한 “재생에너지 2030”이행 계획을 발표하였다. Renewable energy supply for greenhouse gas reduction is expanding worldwide, and Korea recently announced the “Renewable Energy 2030” implementation plan, which aims to increase the proportion of domestic renewable energy generation to 20% by 2030.

그러나, 전기는 다른 에너지원과 달리 저장이 어렵기 때문에 생산과 동시에 소비가 이루어져야 하지만 재생에너지가 가지고 있는 출력 변동성으로 인해 재생에너지원에 의해 생산된 전기를 효율적으로 이용하기 위한 수요와 공급의 균형 확보를 위한 수단이 필요하다.However, unlike other energy sources, electricity is difficult to store, so it must be consumed at the same time it is produced. means are needed for

따라서, 이를 대체하기 위한 수단으로 현재 온실가스의 메탄화에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있는 실정이다. 이러한 메탄의 대부분은 화석연료에 기반한 천연가스로부터 얻어지고 있는데 화석연료의 유한성과 기후 변화 등의 문제에 대응하기 위해서 단순히 자원을 소비하는 차원에서 지속가능한 메탄 공급 방법에 대한 논의가 활발하다. 특히, 메탄을 연소할 때 발생하는 일산화탄소 또는 이산화탄소를 포함하는 산화탄소로부터 메탄을 생산하기 위한 방법에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.Therefore, research on the methanation of greenhouse gases is being actively conducted as a means to replace them. Most of this methane is obtained from natural gas based on fossil fuels. In order to cope with problems such as the finiteness of fossil fuels and climate change, discussions on sustainable methane supply methods are active in terms of simply consuming resources. In particular, many studies have been conducted on a method for producing methane from carbon oxide including carbon monoxide or carbon dioxide generated when methane is burned.

메탄 생산은 혼합 탱크 반응기 등에서 진행되는 70℃ 이하의 저온반응과 촉매를 이용한 고정층 반응기에서 진행되는 25℃ 이상의 반응으로 나눌 수 있다. 저온반응은 반응 수율이 낮고 반응속도가 낮아, 촉매를 이용한 고정층 반응기에 대한 연구가 주를 이루고 있다. 촉매를 이용한 메탄화 반응은 일산화탄소를 이용한 반응과 이산화탄소를 이용한 반응으로 나눌 수 있으며, 각각의 반응식은 하기와 같다.Methane production can be divided into a low-temperature reaction of 70° C. or less, which is performed in a mixed tank reactor, etc., and a reaction of 25° C. or higher, which is performed in a fixed bed reactor using a catalyst. The low-temperature reaction has a low reaction yield and low reaction rate, so research on a fixed-bed reactor using a catalyst is mainly made. The methanation reaction using a catalyst can be divided into a reaction using carbon monoxide and a reaction using carbon dioxide, and each reaction formula is as follows.

CO + 3H2 ↔ CH4 + H2O(g) -206kJ/mol (at 298K)CO + 3H 2 ↔ CH 4 + H 2 O(g) -206 kJ/mol (at 298K)

CO2 + 4H2 ↔ CH4 + 2H2O(g) -164kJ/mol (at 298K)CO 2 + 4H 2 ↔ CH 4 + 2H 2 O(g) -164 kJ/mol (at 298K)

상기 반응은 모두 발열반응으로서 공통적으로 물이 생성된다. 촉매를 이용하여 상기 반응을 진행할 경우 400℃ 내지 500℃의 고온에서 진행되는 경우가 많고 반응이 빠르게 진행되나, 생성되는 반응열에 의해서 전환율이 떨어지는 문제가 있다.All of the above reactions are exothermic reactions, and water is produced in common. When the reaction is carried out using a catalyst, it is often carried out at a high temperature of 400° C. to 500° C.

또한, 실제 국내에서는 온실가스 감축을 위한 에너지자립섬 조성사업이 시행되었으나 이를 완료한 도서지역은 실제 디젤발전 등과 같은 수단에 의존하므로 에너지 자립도가 미흡한 실정이다.In addition, although the energy self-reliant island creation project for greenhouse gas reduction was actually implemented in Korea, the island regions that have completed this actually rely on means such as diesel power generation, so the energy self-reliance is insufficient.

한편, 순산소 순환유동층 연소장치는 초기부터 순산소를 주입하여 순산소 연소모드로 운전될 경우, 빠른 산화반응으로 인해 발열반응이 매우 크게 일어나 연소로 내 온도제어가 어려운 문제가 발생한다. 따라서, 순산소 순환유동층 연소장치는 먼저 외기를 주입하여 공기 연소모드로 운전을 시작하여 온도를 제어한다. 그리고, 순산소 순환유동층 연소장치는 이후 연소로 내 온도가 일정 온도에 도달하면 공기, 재순환되는 배기가스를 포함한 외기 주입을 멈추고, 순산소를 주입하여 순산소 연소모드로 운전이 이루어진다.On the other hand, when the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device is operated in the pure oxygen combustion mode by injecting pure oxygen from the beginning, the exothermic reaction is very large due to the rapid oxidation reaction, so that it is difficult to control the temperature in the combustion furnace. Therefore, the pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus first injects outside air and starts operation in the air combustion mode to control the temperature. Then, when the temperature in the combustion furnace reaches a certain temperature, the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device stops the injection of air and external air including recirculated exhaust gas, and injects pure oxygen to operate in the pure oxygen combustion mode.

이 과정에서 순산소 순환유동층 연소장치는 배가스를 재순환하기 위해 습식 배가스 재순환 방식과 건식 배가스 재순환 방식을 이용한다.In this process, the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device uses a wet flue gas recirculation method and a dry flue gas recirculation method to recycle the exhaust gas.

건식 배가스 재순환 방식은 배가스 내 수분을 제거하여 연소로에 배가스에 포함된 수분이 유입되는 문제를 방지하나, 배가스 내 수분을 제거하기 위해 배가스의 온도를 낮추기 때문에 열 회수율이 낮아 전체 플랜트 효율이 낮은 문제가 있다. 또한, 종래의 건식 배가스 재순환 방식은 물을 이용한 직접 접촉 응축 방식을 사용하기 때문에 물 소비량이 높고 다량의 폐수가 발생하는 문제가 있다.The dry flue gas recirculation method removes moisture in the flue gas to prevent moisture contained in the flue gas from entering the combustion furnace, but the overall plant efficiency is low due to the low heat recovery rate because the temperature of the flue gas is lowered to remove moisture in the flue gas. there is In addition, since the conventional dry exhaust gas recirculation method uses a direct contact condensation method using water, there is a problem in that water consumption is high and a large amount of wastewater is generated.

습식 배가스 재순환 방식의 경우, 건식 배가스 재순환 방식에 비해 배가스의 온도를 낮추지 않기 때문에 열 회수율이 높은 장점이 있으나, 배가스 내 다량의 수분이 연소로에 유입되어 연소로 온도를 낮추어 연소 효율을 저하시키고, 불안정한 운전이 이루어지도록 하는 문제가 있다.In the case of the wet flue gas recirculation method, compared to the dry flue gas recirculation method, the heat recovery rate is high because the temperature of the flue gas is not lowered. There is a problem that makes unstable driving possible.

또한, 습식 배가스 재순환 방식은 배가스의 온도가 200도 내지 250도이기 때문에 고온용 팬(fan)과 밸브가 필요하며, 건식 배가스 재순환 방식에 비해 각 장치 사이의 연결 라인에 보다 응축이 발생되지 않도록 하는 높은 보온 소재가 요구되어 경제적이지 못한 문제가 있다.In addition, the wet flue gas recirculation method requires a high-temperature fan and a valve because the temperature of the flue gas is 200 to 250 ° C. Compared to the dry flue gas recirculation method, more condensation is prevented in the connection line between each device. There is a problem that it is not economical because a high insulating material is required.

따라서, 수분이 연소로에 유입되어 연소 효율을 낮추지 않고, 열 회수율이 높은 순산소 순환유동층 연소장치가 필요하다.Therefore, there is a need for a pure oxygen circulating fluidized bed combustion device that does not lower the combustion efficiency by introducing moisture into the combustion furnace and has a high heat recovery rate.

국제공개특허 WO 2011-144806International Patent Publication WO 2011-144806

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 순환유동층보일러를 기저발전으로 하고 신재생에너지를 추가함으로써, 에너지를 자체적으로 수급하여 에너지 자립도를 향상시킬 수 있는 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to solve the above problems by using a circulating fluidized bed boiler as a base power generation and adding new renewable energy, using a circulating fluidized bed boiler and new renewable energy that can increase energy independence by supplying energy by itself To provide an energy circulation system.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 연료를 연소하여 발전하는 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치; 신재생에너지를 통해 전기를 생산하는 신재생에너지부; 상기 신재생에너지부를 통해 생산된 전기를 수전해에 이용하여 물을 수소와 산소로 분리하는 수전해부; 상기 수전해부 또는 외부로부터 순수한 산소를 제공받아 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치에 공급하도록 마련된 순산소공급부; 및 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치를 통해 생산된 일산화탄소 또는 이산화탄소를 상기 수전해부를 통해 분리된 수소와 결합시켜 메탄을 생산하도록 메탄화하는 메탄화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템을 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object is a pure oxygen circulating fluidized bed combustion device of a dry exhaust gas recirculation method for generating power by burning fuel; Ministry of Renewable Energy that produces electricity through renewable energy; a water electrolysis unit for separating water into hydrogen and oxygen by using the electricity generated through the renewable energy unit for water electrolysis; a pure oxygen supply unit provided to receive pure oxygen from the water electrolysis unit or the outside and supply it to the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device of the dry exhaust gas recirculation method; and a methanation unit for methanating carbon monoxide or carbon dioxide produced through the pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus of the dry exhaust gas recirculation method with hydrogen separated through the water electrolysis unit to produce methane. An energy circulation system using a boiler and renewable energy is provided.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 신재생에너지부는 풍력, 수력 및 태양광과 같은 신재생에너지를 적어도 하나 이상 이용하여 전기를 생산하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the renewable energy unit may be characterized in that it generates electricity by using at least one or more renewable energy such as wind power, hydraulic power and solar power.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 메탄화부는 일산화탄소 또는 이산화탄소를 수소와 결합하여 메탄을 생산하는 과정에서 발생되는 다량의 열을 이용하여 스팀을 생산하도록 마련되며, 상기 스팀을 이용하여 전기를 생산하도록 마련된 스팀발전부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the methanation unit is provided to produce steam using a large amount of heat generated in the process of producing methane by combining carbon monoxide or carbon dioxide with hydrogen, and using the steam to produce electricity It may be characterized by further comprising a provided steam power generation unit.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수전해부에서 수전해를 통해 생성된 산소 및 수소를 제공받도록 마련된 연료전지발전부를 더 포함하며, 상기 연료전지발전부는 산화 및 환원 반응을 통해 전기를 생산하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the water electrolysis unit further comprises a fuel cell power generation unit provided to receive oxygen and hydrogen generated through water electrolysis, wherein the fuel cell power generation unit is provided to produce electricity through oxidation and reduction reactions. can be characterized.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수전해부는 해수를 수전해하도록 마련되고, 전해를 통해 분리된 수소는 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치를 통해 생성된 일산화탄소 또는 이산화탄소와 결합되어 담수를 생성하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the water electrolysis unit is provided to perform water electrolysis of seawater, and hydrogen separated through electrolysis is combined with carbon monoxide or carbon dioxide generated through the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device of the dry flue gas recirculation method and combined with fresh water It may be characterized in that it is provided to create a.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치는, 연소반응이 이루어지는 연소유닛; 상기 연소유닛에서 배출된 배가스 내 수분을 응축하여 배출하고, 상기 배가스와 유입된 외기 사이에 열교환이 이루어지도록 마련된 2차 열교환유닛; 상기 2차 열교환유닛으로부터 가열된 외기 및 수분이 제거된 상기 배가스를 제공받아 혼합하도록 마련된 믹싱유닛을 포함하며, 상기 믹싱유닛은 외기가 혼합된 배가스를 상기 연소유닛에 제공하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus of the dry exhaust gas recirculation method includes: a combustion unit in which a combustion reaction is performed; a secondary heat exchange unit configured to condense and discharge moisture in the exhaust gas discharged from the combustion unit, and to exchange heat between the exhaust gas and the introduced outside air; and a mixing unit provided to receive and mix the exhaust gas from which the heated outside air and moisture are removed from the secondary heat exchange unit, wherein the mixing unit is provided to provide the exhaust gas mixed with the outside air to the combustion unit. have.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 연소유닛은, 연소반응이 이루어지는 연소부; 상기 연소부의 상부 일측에 연결되는 싸이클론부; 상기 연소부의 일측 및 상기 싸이클론부의 하부와 연결되는 입자순환부; 및 상기 연소부에 연료를 공급하도록 마련된 연료공급부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the combustion unit comprises: a combustion unit in which a combustion reaction is performed; a cyclone unit connected to an upper side of the combustion unit; a particle circulation part connected to one side of the combustion part and a lower part of the cyclone part; and a fuel supply unit provided to supply fuel to the combustion unit.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 믹싱유닛은, 상기 연소부, 상기 입자순환부 및 상기 연료공급부에 외기가 혼합된 상기 배가스를 공급하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the mixing unit may be provided to supply the exhaust gas mixed with external air to the combustion unit, the particle circulation unit, and the fuel supply unit.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 믹싱유닛은, 혼합된 상기 배가스 중 일부를 상기 2차 열교환유닛에 재투입하여 상기 2차 열교환유닛 내 온도를 제어하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the mixing unit may be provided to control the temperature in the secondary heat exchange unit by reintroducing a part of the mixed exhaust gas to the secondary heat exchange unit.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 2차 열교환유닛으로부터 수분이 제거된 배가스를 제공받아 상기 믹싱유닛에 공급하도록 마련된 재순환유닛을 더 포함하며, 상기 재순환유닛은 상기 믹싱유닛에 제공하는 상기 배가스의 양을 제어하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, further comprising a recirculation unit provided to receive the exhaust gas from which moisture has been removed from the secondary heat exchange unit and supply it to the mixing unit, wherein the recirculation unit is the amount of the exhaust gas provided to the mixing unit It may be characterized in that it is provided to control the.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 2차 열교환유닛과 상기 재순환유닛 사이에 마련되는 응축유닛을 더 포함하며, 상기 응축유닛은 상기 2차 열교환유닛에서 수분이 제거된 상기 배가스를 응축하여 재차 수분을 제거하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, further comprising a condensation unit provided between the secondary heat exchange unit and the recirculation unit, wherein the condensation unit condenses the exhaust gas from which moisture has been removed in the secondary heat exchange unit to condense moisture again It may be characterized in that it is provided to remove.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 순환유동층 보일러에 의한 발전을 기저발전으로 하고 신재생에너지를 추가함으로써, 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치에서 발생되는 일산화탄소 또는 이산화탄소를 신재생에너지를 통해 수분해하여 발생되는 수소와 결합시켜 메탄을 생산함으로써, 에너지를 자체적으로 수급하여 에너지 자립도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The effect of the present invention according to the above configuration is that the carbon monoxide or carbon dioxide generated in the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device of the dry flue gas recirculation method is renewable by using the power generation by the circulating fluidized bed boiler as the base power generation and adding new renewable energy. By combining with hydrogen generated by water decomposition through energy to produce methane, there is an effect of improving energy independence by supplying energy by itself.

또한 본 발명에 따르면, 수전해부에서 생성된 순산소를 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치에 공급함으로써, 유동사 하강현 순환유동층 보일러에 공급하기 위한 순산소를 생성하는 비용이 절감될 수 있다.In addition, according to the present invention, by supplying the pure oxygen generated in the water electrolysis unit to the pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus of the dry flue gas recirculation method, the cost of generating pure oxygen for supply to the circulating fluidized bed boiler in the lower river of the fluidized bed can be reduced. .

또한 본 발명에 따르면, 수전해부에서 생성 및 저장된 순산소를 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치에 공급함으로써, 고함량 CO2를 생산하기 위한 순환유동층 보일러에 공급하기 위한 순산소를 생성하는 비용이 절감될 수 있다.In addition, according to the present invention, by supplying the pure oxygen generated and stored in the water electrolysis unit to the pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus of the dry flue gas recirculation method, the cost of generating pure oxygen for supplying to the circulating fluidized bed boiler for producing high content CO2 This can be reduced.

또한 본 발명에 따르면, 메탄화부에서 생성된 고온의 스팀을 이용하여 스팀발전을 수행할 수 있다.In addition, according to the present invention, steam power generation can be performed using high-temperature steam generated in the methanation unit.

또한 본 발명에 따르면, 1차 열교환 및 필터유닛에서 배출된 200도 정도의 배가스를 2차 열교환유닛에서 열교환을 수행하여 온도를 30도 정도로 낮춤으로써, 배가스 내 수분을 응축하여 배출하도록 마련되기 때문에, 배가스 내 포함된 수분에 의해 연소부 내 온도가 저하되거나, 연료가 응축되는 수분에 의해 젖어 피딩투입이 원활하지 않게되는 문제를 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, the exhaust gas of about 200 degrees discharged from the primary heat exchange and filter unit is heat exchanged in the secondary heat exchange unit to lower the temperature to about 30 degrees, so that moisture in the exhaust gas is condensed and discharged. It is possible to prevent the problem that the temperature in the combustion part is lowered by the moisture contained in the exhaust gas, or that the fuel is wet by the moisture condensed and the feeding is not smooth.

또한, 외기가 2차 열교환유닛을 거쳐서 믹싱유닛으로 공급되기 때문에, 외기가 1차 열교환 및 필터유닛에서 배출된 배가스와 열교환을 통해 온도가 상승하게 된다. 그리고, 고온의 외기는 믹싱유닛 내에서 수분이 제거된 배가스와 혼합되어 배가스의 온도를 상승시키도록 마련되기 때문에 배가스 내 수분을 제거하면서도 배가스의 열을 회수할 수 있다.In addition, since the outdoor air is supplied to the mixing unit through the secondary heat exchange unit, the temperature rises through the primary heat exchange and heat exchange with the exhaust gas discharged from the filter unit. And, since the high-temperature outdoor air is provided to increase the temperature of the exhaust gas by mixing with the exhaust gas from which the moisture has been removed in the mixing unit, it is possible to recover the heat of the exhaust gas while removing the moisture in the exhaust gas.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치의 운전방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템의 블럭도이다.1 is a block diagram of an energy circulation system using a circulating fluidized bed boiler and renewable energy according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus of a dry exhaust gas recirculation method according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of an operating method of a pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus of a dry exhaust gas recirculation method according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of an energy circulation system using a circulating fluidized bed boiler and renewable energy according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected (connected, contacted, coupled)” with another part, it is not only “directly connected” but also “indirectly connected” with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 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. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 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.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템의 블럭도이다.1 is a block diagram of an energy circulation system using a circulating fluidized bed boiler and renewable energy according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템(10)은 연료를 공급하는 연료공급부(11), 상기 연료공급부(11)를 통해 공급된 연료를 에너지원으로 연소하여 발전하는 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100), 신재생에너지를 통해 전기를 생산하는 신재생에너지부(12), 상기 신재생에너지부(12)를 통해 생산된 전기를 수전해에 이용하여 수소와 산소로 분리하는 수전해부(14), 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)의 발전 시 상기 수전해부(14) 또는 외부로부터 순수한 산소를 공급하는 순산소공급부(15), 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)를 통해 생산된 일산화탄소 또는 이산화탄소를 상기 수전해부(14)를 통해 분리된 수소와 결합시켜 메탄을 생산하도록 메탄화하는 메탄화부(16) 및 상기 메탄화부(16)를 통해 생산된 메탄을 포집하여 저장하거나 외부로 수송하는 메탄처리부(17)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , an energy circulation system 10 using a circulating fluidized bed boiler and renewable energy according to the present invention uses a fuel supply unit 11 for supplying fuel, and the fuel supplied through the fuel supply unit 11 as an energy source. Electricity produced through the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device 100 of the dry flue gas recirculation method that burns to generate electricity, the renewable energy unit 12 that produces electricity through new and renewable energy, and the new and renewable energy unit 12 The water electrolysis unit 14 that separates hydrogen and oxygen into hydrogen and oxygen using Methanation to produce methane by combining the carbon monoxide or carbon dioxide produced through the pure oxygen supply unit 15 and the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device 100 of the dry exhaust gas recirculation method with hydrogen separated through the water electrolysis unit 14 and a methanation unit 16 and a methane processing unit 17 that collects and stores or transports the methane produced through the methanation unit 16 to the outside.

본 발명의 실시예에 있어서, 연료를 공급하는 연료공급부(11)를 포함한다.In the embodiment of the present invention, it includes a fuel supply unit 11 for supplying fuel.

보다 상세하게는, 상기 연료공급부(11)는 석탄, 바이오매스 및 페기물 중 적어도 하나 이상의 연료를 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)에 공급하도록 마련된다.More specifically, the fuel supply unit 11 is provided to supply at least one fuel among coal, biomass, and waste to the pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus 100 of the dry exhaust gas recirculation method.

또한, 연료공급부(11)를 통해 공급된 연료를 에너지원으로 발전하는 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)가 구비된다.In addition, a pure oxygen circulating fluidized bed combustion device 100 of a dry exhaust gas recirculation method that generates power by using the fuel supplied through the fuel supply unit 11 as an energy source is provided.

보다 상세하게는, 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)는 상기 연료공급부(11)를 통해 연료를 공급받고, 상기 연료를 에너지원으로 연소하여 발전함으로써, 전기를 생산할 수 있다.In more detail, the pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus 100 of the dry exhaust gas recirculation method receives fuel through the fuel supply unit 11, and by burning the fuel as an energy source to generate electricity, electricity can be produced. .

또한, 신재생에너지를 통해 전기를 생산하는 신재생에너지부(12)가 구비된다.In addition, a renewable energy unit 12 for generating electricity through renewable energy is provided.

보다 상세하게는, 상기 신재생에너지부(12)는 풍력, 수력 및 태양광과 같은 신재생에너지를 적어도 하나 이상 이용하여 전기를 생산하는 것으로, 추가적인 장비나 에너지의 투입없이 풍력, 수력 및 태양광을 통해 전기를 생산할 수 있다.More specifically, the new and renewable energy unit 12 generates electricity by using at least one renewable energy such as wind power, hydro power and solar power, and wind power, hydro power and solar power without input of additional equipment or energy. can generate electricity.

또한, 신재생에너지부(12)를 통해 생산된 전기를 수전해에 이용하여 수소와 산소로 분리하는 수전해부(14)가 구비된다.In addition, a water electrolysis unit 14 for separating hydrogen and oxygen by using the electricity produced through the renewable energy unit 12 for water electrolysis is provided.

보다 상세하게는, 상기 수전해부(14)는 상기 신재생에너지부(12)를 통해 생산된 전기를 사용하여 물을 전기 분해하여 산소와 수소를 생성하도록 마련된다. 상기 신재생에너지는 바람직하게는 잉여 전기를 통해서 분해하여 산소 및 수소를 저장하고 필요에 따라 산소 및 수소를 이용한다.More specifically, the water electrolysis unit 14 is provided to generate oxygen and hydrogen by electrolyzing water using the electricity produced through the renewable energy unit 12 . The renewable energy is preferably decomposed through surplus electricity to store oxygen and hydrogen, and use oxygen and hydrogen as necessary.

또한, 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)의 발전 시 상기 수전해부(14) 또는 외부로부터 순수한 산소를 공급하는 순산소공급부(15)가 구비될 수 있다.In addition, the water electrolysis unit 14 or the pure oxygen supply unit 15 for supplying pure oxygen from the outside may be provided during power generation of the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device 100 of the dry exhaust gas recirculation method.

보다 상세하게는, 상기 순산소공급부(15)는 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)의 발전 시 상기 수전해부(14)를 통해 물을 전기 분해하여 생산된 산소를 공급하거나, 외부로부터 별도로 산소를 공급받아 연료의 순산소 연소에 이용한다.In more detail, the pure oxygen supply unit 15 supplies oxygen produced by electrolyzing water through the water electrolysis unit 14 during power generation of the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device 100 of the dry exhaust gas recirculation method, or , it receives oxygen separately from the outside and uses it for pure oxygen combustion of fuel.

따라서, 상기 순산소공급부(15)를 통해 순수한 산소를 공급하므로, 상기 연료의 순산소 연소시 물과 이산화탄소만 발생하게 된다.Therefore, since pure oxygen is supplied through the pure oxygen supply unit 15, only water and carbon dioxide are generated during pure oxygen combustion of the fuel.

또한, 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)는 상기 수전해부(14)에 의해 생성 및 저장된 산소를 활용할 수 있기 때문에 경제성을 확보할 수 있다.In addition, since the pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus 100 of the dry exhaust gas recirculation method can utilize the oxygen generated and stored by the water electrolysis unit 14, economic efficiency can be secured.

건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)를 통해 생산된 일산화탄소 또는 이산화탄소를 상기 수전해부(14)를 통해 분리된 수소와 결합시켜 메탄을 생산하도록 메탄화하는 메탄화부(16)가 구비된다.A methanation unit 16 is provided that combines carbon monoxide or carbon dioxide produced through the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device 100 of the dry exhaust gas recirculation method with hydrogen separated through the water electrolysis unit 14 to produce methane. do.

보다 상세하게는, 상기 메탄화부(16)는 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)를 통해 생산된 일산화탄소 또는 이산화탄소를 수소와 결합시켜 메탄화함으로써 메탄을 생산할 수 있다.More specifically, the methanation unit 16 combines the carbon monoxide or carbon dioxide produced through the pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus 100 of the dry exhaust gas recirculation method with hydrogen to methanize it to produce methane.

즉, 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)에서는 연료를 에너지원으로 순산소 연소하여 일산화탄소 또는 이산화탄소가 생산되고, 상기 수전해부(14)에서는 물을 전기 분해하여 수소가 분리된다. 따라서, 상기 일산화탄소 및 이산화탄소를 수소와 촉매를 통해 촉매전환 반응시키면 메탄을 생산할 수 있다.That is, in the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device 100 of the dry exhaust gas recirculation method, fuel is purely oxygenated as an energy source to produce carbon monoxide or carbon dioxide, and the water electrolysis unit 14 electrolyzes water to separate hydrogen. . Therefore, when the carbon monoxide and carbon dioxide are catalytically converted by hydrogen and a catalyst, methane can be produced.

또한, 메탄화부(16)를 통해 생산된 메탄을 포집하여 저장하거나 외부로 수송하는 메탄처리부(17)가 구비된다.In addition, a methane processing unit 17 for collecting and storing methane produced through the methanation unit 16 or transporting it to the outside is provided.

보다 상세하게는, 상기 메탄처리부(17)는 상기 메탄화부(16)를 통해 생산된 메탄을 저장소로 보내 저장하거나, 가정용 또는 산업용으로 바로 사용하도록 메탄을 처리한다.More specifically, the methane processing unit 17 sends the methane produced through the methanation unit 16 to a storage, or processes the methane to be used directly for home or industrial use.

또한, 상기 연료는 석탄, 바이오매스 및 페기물 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)를 통해 지속적으로 일산화탄소 또는 이산화탄소를 생산하여 상기 메탄부에 공급하여 안정적으로 메탄을 생산할 수 있다.In addition, the fuel includes at least one or more of coal, biomass, and waste, and continuously produces carbon monoxide or carbon dioxide through the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device 100 of the dry exhaust gas recirculation method and supplies it to the methane unit. It can stably produce methane.

보다 상세하게는, 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)는 석탄, 바이오매스 및 페기물과 같은 연료를 통해 지속적으로 발전하여 전기를 생산하고 이에 따른 부산물로 일산화탄소 또는 이산화탄소를 생산할 수 있다. 따라서, 도서지역에서 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)를 기저발전으로 삼고 일산화탄소 또는 이산화탄소를 수소와 반응시켜 메탄을 생산함으로써 부가적인 에너지를 창출할 수 있고, 도서지역의 에너지 자립도를 향상시킬 수 있다.More specifically, the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device 100 of the dry exhaust gas recirculation method continuously generates electricity through fuel such as coal, biomass, and waste to produce electricity and carbon monoxide or carbon dioxide as a by-product. have. Therefore, it is possible to create additional energy by generating methane by reacting carbon monoxide or carbon dioxide with hydrogen by using the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device 100 of the dry flue gas recirculation method as the base power generation in the island area, and the energy independence of the island area can improve

또한, 수전해부(14)는 풍력, 수력 및 태양광과 같은 신재생에너지를 적어도 하나 이상 이용하여 전기를 생산할 수 있다.In addition, the water electrolysis unit 14 may generate electricity by using at least one or more renewable energy such as wind power, hydraulic power, and sunlight.

보다 상세하게는, 상기 수전해부(14)는 신재생에너지를 통해 전기를 생산하도록 풍력, 수력 및 태양광과 같은 에너지를 활용할 수 있다. 따라서, 신재생에너지를 활용함으로써, 추가적인 에너지의 공급없이 수전해를 통해 산소 및 수소를 생산할 수 있다.More specifically, the water electrolysis unit 14 may utilize energy such as wind power, hydraulic power and solar power to produce electricity through renewable energy. Therefore, by utilizing renewable energy, oxygen and hydrogen can be produced through water electrolysis without additional energy supply.

또한, 메탄화부(16)는 일산화탄소 또는 이산화탄소를 수소와 결합하여 메탄을 생산하는 과정에서 발생되는 다량의 열을 이용하여 스팀을 생산하고, 상기 스팀을 통해 발전하여 전기를 생산하도록 스팀발전부(18)가 구비될 수 있다.In addition, the methanation unit 16 produces steam using a large amount of heat generated in the process of producing methane by combining carbon monoxide or carbon dioxide with hydrogen, and the steam power generation unit 18 to generate electricity by generating electricity through the steam. ) may be provided.

보다 상세하게는, 상기 메탄화부(16)에서 일산화탄소 또는 이산화탄소와 수소의 촉매전환반응 시에 반응과정에서 다량의 열이 발생하게 되고, 지속적인 반응을 위해서 냉각이 필요하다.More specifically, a large amount of heat is generated in the reaction process during the catalytic conversion reaction of carbon monoxide or carbon dioxide and hydrogen in the methanation unit 16, and cooling is required for continuous reaction.

따라서, 냉매와의 열교환과정에서 온도가 높아진 냉매를 통해 물을 가열하여 스팀을 생산하거나 냉매를 물로 사용함으로써, 뜨거워진 물이 스팀으로 변하여 스팀을 생산할 수 있고, 상기 스팀발전부(18)는 상기 스팀으로 터빈을 회전시켜 전기를 생산할 수 있다.Therefore, in the heat exchange process with the refrigerant, steam is produced by heating water through the refrigerant whose temperature is increased, or by using the refrigerant as water, the hot water can be turned into steam to produce steam, and the steam power generation unit 18 is The steam can be used to rotate turbines to produce electricity.

또한, 신재생에너지부(12)는 신재생에너지를 통해 전기를 생산하고, 선택적으로 이를 배터리부(13)에 저장할 수 있다.In addition, the renewable energy unit 12 may generate electricity through renewable energy and selectively store it in the battery unit 13 .

보다 상세하게는, 상기 신재생에너지부(12)는 상기 신재생에너지를 통해 전기를 생산할 수 있고, 수전해를 통해 생산하는 수소 또는 산소의 저장용량이 가득차거나 더 이상 생산이 필요없는 경우, 생산된 신재생에너지를 통해 생산된 전기를 배터리부(13)에 저장할 수 있으며, 이를 필요에 따라 다시 수전해에 이용할 수 있다.In more detail, the renewable energy unit 12 can produce electricity through the renewable energy, and when the storage capacity of hydrogen or oxygen produced through water electrolysis is full or no more production is needed, production Electricity produced through the renewable energy can be stored in the battery unit 13, and it can be used again for water electrolysis if necessary.

또한, 수전해부(14)는 수전해를 통해 분리된 산소 및 수소를 상황에 따라 메탄화하기 위해 공급하지 않고, 산화 및 환원반응의 에너지를 통해 전기를 생산하는 연료전지발전을 통해 전기를 생산하는 연료전지발전부(19)가 구비될 수 있다.In addition, the water electrolysis unit 14 does not supply oxygen and hydrogen separated through water electrolysis to methanate depending on the situation, but produces electricity through fuel cell power generation that produces electricity through the energy of oxidation and reduction reactions. A fuel cell power generation unit 19 may be provided.

보다 상세하게는, 상기 수전해부(14)는 수전해를 통해 산소 및 수소를 분리할 수 있고, 필요에 따라 연료전지발전부(19)에서 이를 역반응시켜 수소와 산소를 반응시켜 전기와 열을 생산할 수 있다. 따라서, 상기 연료전지발전은 화석연료를 이용하는 터빈발전방식에 비해 에너지 효율을 향상시킬 수 있고, 온실가스의 발생을 감소시킬 수 있다. More specifically, the water electrolysis unit 14 can separate oxygen and hydrogen through water electrolysis, and if necessary, the fuel cell power generation unit 19 reverses this to react hydrogen and oxygen to produce electricity and heat. can Accordingly, the fuel cell power generation can improve energy efficiency and reduce the generation of greenhouse gases compared to the turbine power generation method using fossil fuels.

이하, 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)를 보다 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, the pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus 100 of the dry exhaust gas recirculation method will be described in more detail.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus of a dry exhaust gas recirculation method according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 것처럼, 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)는 연소유닛(110), 1차 열교환 및 필터유닛(120), 2차 열교환유닛(130), 재순환유닛(140), 믹싱유닛(150), 응축유닛(160) 및 스택유닛(170)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device 100 of the dry exhaust gas recirculation method has a combustion unit 110, a primary heat exchange and filter unit 120, a secondary heat exchange unit 130, a recirculation unit ( 140 ), a mixing unit 150 , a condensing unit 160 , and a stack unit 170 .

상기 연소유닛(110)은 연소반응이 이루어지도록 마련되며, 연소부(111), 싸이클론부(112), 입자순환부(113) 및 연료공급부(114)를 포함한다.The combustion unit 110 is provided for a combustion reaction, and includes a combustion unit 111 , a cyclone unit 112 , a particle circulation unit 113 , and a fuel supply unit 114 .

상기 연소부(111)는 연소 반응이 이루어지도록 마련되며, 로(furnace) 형태로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The combustion unit 111 is provided for a combustion reaction, and may be provided in the form of a furnace, but is not limited thereto.

상기 싸이클론부(112)는 상기 연소부(111)의 상부 일측에 연결되어, 상기 연소부(111)에서 생성된 가스와 유동사 등의 고체를 분리할 수 있다.The cyclone unit 112 may be connected to one side of the upper portion of the combustion unit 111 to separate the gas generated in the combustion unit 111 and solids such as flowing sand.

상기 입자순환부(113)는 상기 연소부(111)의 일측 및 상기 싸이클론부(112)의 하부와 연결되며, 상기 싸이클론부(112)로부터 유동사 등의 고체를 전달받아 다시 연소부(111)에 재투입시키도록 마련될 수 있다.The particle circulation unit 113 is connected to one side of the combustion unit 111 and a lower portion of the cyclone unit 112, and receives solids such as flowing sand from the cyclone unit 112 and then again to the combustion unit ( 111) may be provided to re-input.

상기 연료공급부(114)는 상기 연소부(111)와 연결되어, 상기 연소부(111)에 연료를 공급하도록 마련될 수 있다.The fuel supply unit 114 may be connected to the combustion unit 111 to supply fuel to the combustion unit 111 .

상기 1차 열교환기 및 필터유닛(120)은 상기 연소유닛(110)과 상기 2차 열교환유닛(130) 사이에 마련되며, 상기 1차 열교환기 및 필터유닛(120)은, 배기가스 온도 700-800를 200도 이하로 열교환한 후 상기 배가스 내 플라이애쉬(fly-ash)를 제거하도록 마련될 수 있다. 이때, 상기 1차 열교환기 및 필터유닛(120)을 통과한 상기 배가스의 온도는 약 200도이다.The primary heat exchanger and filter unit 120 is provided between the combustion unit 110 and the secondary heat exchange unit 130, and the primary heat exchanger and filter unit 120 have an exhaust gas temperature of 700- After heat-exchanging 800 to 200 degrees or less, it may be provided to remove fly-ash in the exhaust gas. At this time, the temperature of the exhaust gas passing through the primary heat exchanger and the filter unit 120 is about 200 degrees.

상기 2차 열교환유닛(130)은 상기 연소유닛(110)에서 배출된 배가스 내 수분을 응축하여 배출하고, 고온의 상기 배가스와 유입된 외기 사이에 열교환이 이루어지도록 할 수 있다. 여기서, 상기 외기는 산소를 지칭한다.The secondary heat exchange unit 130 may condense and discharge moisture in the exhaust gas discharged from the combustion unit 110 and heat exchange between the high temperature exhaust gas and the introduced outside air. Here, the outside air refers to oxygen.

구체적으로, 상기 2차 열교환유닛(130)은 상기 1차 열교환 및 필터유닛(120)을 통과한 약 200도 정도의 고온의 배가스를 25도 내지 35도까지 응축하여 수분을 제거하도록 마련될 수 있다. 이때, 상기 2차 열교환유닛(130)은 상기 2차 열교환유닛(130)의 내부를 통과하는 관에 외기를 통과시켜 고온의 상기 배가스와 상기 외기 사이에 열교환을 수행함으로써, 고온의 상기 배가스의 온도는 저하시키고, 상기 외기의 온도를 상승시킬 수 있다. Specifically, the secondary heat exchange unit 130 may be provided to remove moisture by condensing the high temperature exhaust gas of about 200 degrees Celsius that has passed through the primary heat exchange and filter unit 120 to 25 degrees to 35 degrees. . At this time, the secondary heat exchange unit 130 conducts heat exchange between the high temperature exhaust gas and the outdoor air by passing the outside air through a tube passing through the inside of the secondary heat exchange unit 130, thereby providing a temperature of the high temperature exhaust gas. may decrease and increase the temperature of the outside air.

여기서, 상기 외기는 상기 순산소 공급부(15)에 의해 공급된 산소일 수 있다.Here, the outdoor air may be oxygen supplied by the pure oxygen supply unit 15 .

또한, 상기 2차 열교환유닛(130)은 응축에 의한 저온 부식이 발생하는 것을 방지하기 위해 내식성 재료로 마련될 수 있다. 여기서 내식성 재료는 테프론, 세라믹, 히트 펌프(Heat pump)를 포함할 수 있다.In addition, the secondary heat exchange unit 130 may be provided with a corrosion-resistant material to prevent low-temperature corrosion due to condensation from occurring. Here, the corrosion-resistant material may include Teflon, ceramic, or a heat pump.

상기 재순환유닛(140)은 상기 2차 열교환유닛(130)으로부터 수분이 제거된 배가스를 제공받아 상기 믹싱유닛(150)에 공급하도록 팬(fan) 형태로 마련될 수 있다. 여기서, 상기 재순환유닛(140)은 상기 믹싱유닛(150)에 제공하는 상기 배가스의 양을 제어하도록 마련될 수 있다.The recirculation unit 140 may be provided in the form of a fan to receive the exhaust gas from which moisture has been removed from the secondary heat exchange unit 130 and supply it to the mixing unit 150 . Here, the recirculation unit 140 may be provided to control the amount of the exhaust gas provided to the mixing unit 150 .

즉, 상기 재순환유닛(140)은 상기 믹싱유닛(150) 내 온도 및 압력 등을 고려하여 상기 배가스의 공급량을 제어하도록 마련될 수 있다.That is, the recirculation unit 140 may be provided to control the supply amount of the exhaust gas in consideration of the temperature and pressure in the mixing unit 150 .

또한, 상기 재순환유닛(140)은 냉각된 배가스 일부를 상기 2차 열교환유닛(130)으로 다시 보냄으로써, 상기 2차 열교환유닛(130) 내 온도 제어에 활용하는 것도 가능하다. 즉, 상기 2차 열교환유닛(130) 내 온도가 상기 외기와의 열교환으로 충분히 냉각이 이루어지지 않을 경우, 상기 재순환유닛(140)은 냉각된 배가스의 일부를 상기 2차 열교환유닛(130)에 보내 상기 2차 열교환유닛(130) 내 배가스가 기설정된 온도까지 낮추어져 응축이 신속하게 이루어지도록 할 수 있다.In addition, the recirculation unit 140 sends a portion of the cooled exhaust gas back to the secondary heat exchange unit 130 , so that it can be utilized for temperature control in the secondary heat exchange unit 130 . That is, when the temperature in the secondary heat exchange unit 130 is not sufficiently cooled due to heat exchange with the outside air, the recirculation unit 140 sends a portion of the cooled exhaust gas to the secondary heat exchange unit 130 . The exhaust gas in the secondary heat exchange unit 130 is lowered to a preset temperature so that condensation can be performed quickly.

상기 믹싱유닛(150)은 상기 2차 열교환유닛(130)으로부터 가열된 외기 및 수분이 제거된 상기 배가스를 제공받아 혼합하고, 외기가 혼합된 배가스를 상기 연소유닛(110)에 제공하도록 마련될 수 있다.The mixing unit 150 may be provided to receive and mix the exhaust gas from which the heated outside air and moisture have been removed from the secondary heat exchange unit 130 , and to provide the exhaust gas mixed with the outside air to the combustion unit 110 . have.

구체적으로, 상기 믹싱유닛(150)은 상기 2차 열교환유닛(130)을 통과하면서 고온으로 가열된 외기와 상기 2차 열교환유닛(130)을 통과하면서 수분이 제거된 배가스를 상기 재순환유닛(140)을 통해 제공받을 수 있다. 그리고, 상기 믹싱유닛(150)은 가열된 상기 외기와 수분이 제거된 상기 배가스를 혼합하여 수분이 제거된 상기 배가스의 온도를 상승시킬 수 있다.Specifically, the mixing unit 150 includes the external air heated to a high temperature while passing through the secondary heat exchange unit 130 and the exhaust gas from which moisture has been removed while passing through the secondary heat exchange unit 130, the recirculation unit 140 . can be provided through In addition, the mixing unit 150 may increase the temperature of the exhaust gas from which moisture is removed by mixing the heated outdoor air with the exhaust gas from which moisture is removed.

이처럼 상기 믹싱유닛(150)은 수분이 제거된 상기 배가스를 가열된 상기 외기와 혼합하여 승온시킨 다음, 이 승온된 배가스를 상기 연소부(111), 상기 연료공급부(114) 및 상기 입자순환부(113)에 공급하도록 마련된다.As such, the mixing unit 150 mixes the exhaust gas from which moisture has been removed to the heated outdoor air to increase the temperature, and then uses the elevated temperature of the exhaust gas to the combustion unit 111, the fuel supply unit 114, and the particle circulation unit ( 113) is provided.

또한, 상기 믹싱유닛(150)은, 혼합된 상기 배가스 중 일부를 상기 2차 열교환유닛(130)에 재투입하여 상기 2차 열교환유닛(130) 내 온도 및 연소부(111) 내 압력을 제어하도록 마련될 수 있다.In addition, the mixing unit 150 re-injects some of the mixed exhaust gas into the secondary heat exchange unit 130 to control the temperature in the secondary heat exchange unit 130 and the pressure in the combustion unit 111 . can be provided.

상기 응축유닛(160)은 상기 2차 열교환유닛(130)과 상기 재순환유닛(140) 사이에 마련되며, 상기 응축유닛(160)은 상기 2차 열교환유닛(130)에서 수분이 제거된 상기 배가스를 재차 응축하여 상기 2차 열교환유닛(130)을 통과하면서 1차로 수분이 제거된 배가스 내 수분을 재차 제거하도록 마련될 수 있다.The condensing unit 160 is provided between the secondary heat exchange unit 130 and the recirculation unit 140 , and the condensing unit 160 produces the exhaust from which moisture has been removed from the secondary heat exchange unit 130 . It may be provided to again remove moisture in the exhaust gas from which moisture is primarily removed while passing through the secondary heat exchange unit 130 by condensing again.

이처럼 마련된 응축유닛(160)은 이미 2차 열교환유닛(130)에서 배가스 내 수분이 1차로 제거된 상태이기 때문에 부하가 감소된 상태일 수 있으며, 상기 재순환유닛(140)에 공급되는 배가스 내 수분이 더욱 감소하도록 할 수 있다.The condensing unit 160 provided in this way may have a reduced load because the moisture in the exhaust gas has already been primarily removed from the secondary heat exchange unit 130, and the moisture in the exhaust gas supplied to the recirculation unit 140 is can be further reduced.

상기 스택유닛(170)은 상기 응축유닛(160)과 연결되어 마련되며, 상기 배가스의 일부 및 상기 배가스를 응축하여 생성된 수분을 배출하여 제거하도록 마련될 수 있다.The stack unit 170 may be provided in connection with the condensing unit 160, and may be provided to discharge and remove a portion of the exhaust gas and moisture generated by condensing the exhaust gas.

이처럼 마련된 본 발명은 1차 열교환 및 필터유닛(120)에서 배출된 200도 정도의 배가스를 2차 열교환유닛(130)에서 열교환을 수행하여 온도를 30도 정도로 낮춤으로써, 배가스 내 수분을 응축하여 배출하도록 마련되기 때문에, 배가스 내 포함된 수분에 의해 연소부(111) 내 온도가 저하되거나, 연료공급부(114) 내 연료가 수분에 의해 젖어 연료 공급이 불안정한 문제를 방지할 수 있다.The present invention thus prepared performs heat exchange with the exhaust gas of about 200 degrees discharged from the primary heat exchange and filter unit 120 in the secondary heat exchange unit 130 to lower the temperature to about 30 degrees, thereby condensing moisture in the exhaust gas and discharging it. Since the temperature in the combustion unit 111 is lowered by moisture contained in the exhaust gas, or the fuel in the fuel supply unit 114 is wet by moisture, it is possible to prevent the problem of unstable fuel supply.

또한, 외기가 2차 열교환유닛(130)을 거쳐서 믹싱유닛(150)으로 공급되기 때문에, 외기가 1차 열교환 및 필터유닛(120)에서 배출된 배가스와 열교환을 통해 온도가 상승하게 된다. 그리고, 고온의 외기는 믹싱유닛(150) 내에서 수분이 제거된 저온의 배가스와 혼합되어 배가스의 온도를 상승시키도록 마련된다. 따라서, 본 발명의 배가스는 수분이 제거되고, 열 회수에 따라 승온된 상태로 상기 연소부(111)에 공급되기 때문에 연소 효율이 높고 안정적인 운전이 가능하게 함으로써, 경제적이다.In addition, since the outdoor air is supplied to the mixing unit 150 through the secondary heat exchange unit 130 , the temperature rises through the primary heat exchange and heat exchange with the exhaust gas discharged from the filter unit 120 . Then, the high-temperature outdoor air is mixed with the low-temperature exhaust from which moisture has been removed in the mixing unit 150 to increase the temperature of the exhaust gas. Therefore, the exhaust gas of the present invention is economical by enabling high combustion efficiency and stable operation because moisture is removed and supplied to the combustion unit 111 in a state where the temperature is increased according to heat recovery.

이하, 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)의 운전방법을 하기 도면을 참조하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the operation method of the pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus 100 of the dry exhaust gas recirculation method will be described with reference to the following drawings.

도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치의 운전방법의 순서도이다.3 is a flowchart of an operating method of a pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus of a dry exhaust gas recirculation method according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)의 운전방법은 먼저, 상기 연소유닛(110) 내 배가스를 배출하는 단계(S210)를 수행할 수 있다.As shown in FIGS. 2 and 3 , the operating method of the pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus 100 of the dry exhaust gas recirculation method may first perform the step of discharging the exhaust gas in the combustion unit 110 ( S210 ). .

상기 연소유닛(110) 내 배가스를 배출하는 단계(S210)에서, 상기 연료공급부(114)가 상기 연소부(111)에 연료를 공급하면, 상기 연소부(111)는 연소를 수행할 수 있다. 그리고, 상기 연료가 연소하면서 생성된 배가스는 상기 싸이클론부(112)로 이송되어 상기 유동사와 분리되고, 상기 배가스는 상기 싸이클론부(112)에서 상기 1차 열교환 및 필터유닛(120)으로 배출될 수 있다.In the step of discharging the exhaust gas in the combustion unit 110 ( S210 ), when the fuel supply unit 114 supplies fuel to the combustion unit 111 , the combustion unit 111 may perform combustion. Then, the exhaust gas generated while the fuel is burned is transferred to the cyclone unit 112 to be separated from the flowing sand, and the exhaust gas is discharged from the cyclone unit 112 to the primary heat exchange and filter unit 120 . can be

상기 연소유닛(110) 내 배가스를 배출하는 단계(S210) 이후에는, 상기 배가스 내 열회수 및 플라이애쉬를 제거하는 단계(S220)를 수행할 수 있다.After the step (S210) of discharging the exhaust gas in the combustion unit 110, the step (S220) of recovering heat and removing the fly ash in the exhaust gas may be performed.

상기 배가스 내 열회수 및 플라이애쉬를 제거하는 단계(S220)에서, 상기 1차 열교환 및 필터유닛(120)은 상기 배가스 내 플라이애쉬를 필터링하여 제거하도록 마련될 수 있다. 이때, 상기 1차 열교환 및 필터유닛(120)을 통과한 배가스의 온도는 약 200도의 고온이다.In the step of recovering heat and removing the fly ash in the exhaust gas (S220), the primary heat exchange and filter unit 120 may be provided to filter and remove the fly ash in the exhaust gas. At this time, the temperature of the exhaust gas passing through the primary heat exchange and filter unit 120 is a high temperature of about 200 degrees.

상기 배가스 내 열회수 및 플라이애쉬를 제거하는 단계(S220) 이후에는, 상기 연소유닛(110)으로부터 배출된 상기 배가스 내 수분을 제거하고, 상기 배가스와 외기 사이에 열교환을 하는 단계(S230)를 수행할 수 있다.After the step (S220) of recovering heat and removing the fly ash in the exhaust gas, removing moisture in the exhaust gas discharged from the combustion unit 110, and performing heat exchange between the exhaust gas and the outside air (S230). can

상기 연소유닛(110)으로부터 배출된 상기 배가스 내 수분을 제거하고, 상기 배가스와 외기 사이에 열교환을 하는 단계(S230)에서, 상기 2차 열교환유닛(130)은 상기 배가스의 온도를 25도 내지 35도로 냉각하여 응축함으로써, 수분을 제거할 수 있다. 이때, 고온의 상기 배가스는 상기 열교환기를 통과하도록 마련된 산소로 이루어진 외기와 열교환을 통해 냉각되고, 상기 외기는 상기 배가스와의 열교환을 통해 가열될 수 있다.In the step (S230) of removing moisture in the exhaust gas discharged from the combustion unit 110 and exchanging heat between the exhaust gas and the outside air (S230), the secondary heat exchange unit 130 lowers the temperature of the exhaust gas to 25 degrees to 35 degrees. Moisture can be removed by condensing by re-cooling. In this case, the high-temperature exhaust gas may be cooled through heat exchange with the outdoor air made of oxygen provided to pass through the heat exchanger, and the outdoor air may be heated through heat exchange with the exhaust gas.

이때, 상기 배가스가 응축된 물에 일부 산성가스가 녹아서 함께 제거될 수도 있다.At this time, some acid gas may be dissolved in the water in which the exhaust gas is condensed and removed together.

상기 연소유닛(110)으로부터 배출된 상기 배가스 내 수분을 제거하고, 상기 배가스와 외기 사이에 열교환을 하는 단계(S230) 이후에는, 상기 배가스를 응축하여 수분을 재차 제거하는 단계(S240)를 수행할 수 있다.After removing the moisture in the exhaust gas discharged from the combustion unit 110 and exchanging heat between the exhaust gas and the outside air (S230), the step of condensing the exhaust gas to remove moisture again (S240) is performed. can

상기 배가스를 응축하여 수분을 재차 제거하는 단계(S240)에서, 상기 응축유닛(160)은 상기 2차 열교환유닛(130)으로부터 1차적으로 수분이 제거된 상기 배가스를 재차 응축하여 상기 배가스 내 수분을 더 제거할 수 있다.In the step (S240) of condensing the exhaust gas to remove moisture again, the condensing unit 160 condenses the exhaust gas from which moisture has been primarily removed from the secondary heat exchange unit 130 again to condense moisture in the exhaust gas. more can be removed.

또한, 상기 배가스를 응축하여 수분을 재차 제거하는 단계(S240)에서는, 재차 수분이 제거된 25도 내지 35도의 저온의 배가스를 상기 2차 열교환유닛(130)에 재차 투입함으로써, 상기 2차 열교환유닛(130) 내 온도를 제어할 수도 있다.In addition, in the step (S240) of condensing the exhaust gas to remove moisture again, by re-injecting the low-temperature exhaust gas of 25 degrees to 35 degrees Celsius from which moisture has been removed again to the secondary heat exchange unit 130, the secondary heat exchange unit (130) It is also possible to control the internal temperature.

상기 배가스를 응축하여 수분을 재차 제거하는 단계(S240) 이후에는, 상기 열교환에 의해 가열된 외기와 수분이 제거된 배가스를 혼합하는 단계(S250)를 수행할 수 있다.After the step (S240) of condensing the exhaust gas to remove moisture again, the step (S250) of mixing the exhaust gas from which moisture has been removed with the outside heated by the heat exchange may be performed.

상기 열교환에 의해 가열된 외기와 수분이 제거된 배가스를 혼합하는 단계(S250)에서, 수분이 제거된 상기 배가스는 상기 재순환유닛(140)에 의해 상기 믹싱유닛(150)으로 이동되고, 가열된 외기는 상기 2차 열교환유닛(130)으로부터 상기 믹싱유닛(150)으로 이동될 수 있다.In the step (S250) of mixing the exhaust gas from which moisture has been removed with the outdoor air heated by the heat exchange, the exhaust gas from which moisture has been removed is moved to the mixing unit 150 by the recirculation unit 140, and heated outdoor air may be moved from the secondary heat exchange unit 130 to the mixing unit 150 .

그리고, 상기 믹싱유닛(150)은 제공받은 상기 가열된 외기와 수분이 제거된 상기 배가스를 혼합하여 상기 배가스의 온도를 상승시킬 수 있다.In addition, the mixing unit 150 may increase the temperature of the exhaust gas by mixing the supplied heated outdoor air and the moisture-removed exhaust gas.

상기 열교환에 의해 가열된 외기와 수분이 제거된 배가스를 혼합하는 단계(S250) 이후에는, 혼합된 상기 배가스를 상기 연소유닛(110)에 재투입하는 단계(S260)를 수행할 수 있다.After the step (S250) of mixing the exhaust gas from which moisture has been removed with the outside air heated by the heat exchange, the step (S260) of re-injecting the mixed exhaust gas into the combustion unit 110 may be performed.

혼합된 상기 배가스를 상기 연소유닛(110)에 재투입하는 단계(S260)에서, 가열된 상기 외기와 혼합되어 승온된 배가스는 상기 연소부(111), 상기 연료공급부(114) 및 상기 입자순환부(113)에 공급될 수 있다.In the step (S260) of re-injecting the mixed exhaust gas into the combustion unit 110, the exhaust gas mixed with the heated outdoor air and heated is the combustion unit 111, the fuel supply unit 114, and the particle circulation unit (113) can be supplied.

이때, 상기 연료공급부(114)에는 수분이 제거된 상태의 배가스가 공급되기 때문에 연료가 배가스 내 수분에 의해 뭉치거나 굳는 문제가 발생하지 않는다.At this time, since the exhaust gas in a state in which moisture has been removed is supplied to the fuel supply unit 114 , there is no problem in that the fuel is agglomerated or hardened by the moisture in the exhaust gas.

또한, 연소부(111)에는 수분이 모두 제거되고 열 회수에 의해 승온된 상태의 배가스가 투입되기 때문에, 연소부(111) 내 온도가 크게 저하되어 운전이 불안정해지는 문제가 발생하지 않을 수 있다.In addition, since all of the moisture is removed and the exhaust gas in a state where the temperature is increased by heat recovery is input to the combustion unit 111 , the temperature in the combustion unit 111 is greatly reduced, so that operation may not be unstable.

또한, 혼합된 상기 배가스를 상기 연소유닛(110)에 재투입하는 단계(S260)에서, 상기 재순환유닛(140)은 혼합된 상기 배가스 중 일부를 상기 2차 열교환유닛(130)에 재투입하여 상기 2차 열교환유닛(130) 내 온도를 제어하도록 마련될 수도 있다.In addition, in the step (S260) of re-introducing the mixed exhaust gas to the combustion unit 110, the recirculation unit 140 re-injects some of the mixed exhaust gas into the secondary heat exchange unit 130 and It may be provided to control the temperature in the secondary heat exchange unit 130 .

도 1은 본 발명의 다른 실시예에 따른 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템의 블럭도이다.1 is a block diagram of an energy circulation system using a circulating fluidized bed boiler and renewable energy according to another embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 수전해부(24)에 사용되는 물을 해수로 공급하고, 수전해를 통해 분리된 수소를 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)를 통해 생산된 일산화탄소 또는 이산화탄소와 결합시켜 메탄을 생산할 수 있다.Referring to FIG. 1 , water used in the water electrolysis unit 24 is supplied as seawater, and hydrogen separated through water electrolysis is converted to carbon monoxide produced through the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device 100 of the dry exhaust gas recirculation method or It can be combined with carbon dioxide to produce methane.

보다 상세하게는, 상기 수전해부(24)에 해수를 공급하고, 분리된 수소를 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)를 통해 생산된 일산화탄소 또는 이산화탄소와 결합시켜 메탄을 생산할 수 있다. 더불어, 물이 부족한 섬지역의 수전해부(24)에 해수를 공급함으로써, 식수에 필요한 담수를 생산할 수 있다.More specifically, seawater is supplied to the water electrolysis unit 24, and the separated hydrogen is combined with carbon monoxide or carbon dioxide produced through the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device 100 of the dry exhaust gas recirculation method to produce methane. have. In addition, by supplying seawater to the water electrolysis section 24 of the island region where water is scarce, it is possible to produce fresh water necessary for drinking water.

또한, 촉매는 니켈성분을 기반으로 일산화탄소 또는 이산화탄소의 산소 운반체 입자로 사용되어 일산화탄소 또는 이산화탄소와 수소가 효과적으로 반응하도록 할 수 있다.In addition, the catalyst may be used as an oxygen carrier particle of carbon monoxide or carbon dioxide based on a nickel component so that carbon monoxide or carbon dioxide and hydrogen effectively react.

또한, 메탄화부(26)는 일산화탄소 또는 이산화탄소가 수소와 함께 촉매에 의해 촉매 전환 반응에 의해서 메탄으로 합성되도록 반응기가 구비되고, 상기 반응기의 내부에 배치된 하나 이상의 챔버에 의해서 메탄으로 합성될 수 있다.In addition, the methanation unit 26 is provided with a reactor such that carbon monoxide or carbon dioxide is synthesized into methane by a catalytic conversion reaction by a catalyst with hydrogen, and can be synthesized into methane by one or more chambers disposed inside the reactor. .

또한, 반응기의 내부에는 일산화탄소 또는 이산화탄소와 수소가 유동되고, 유동방향을 따라 챔버들이 순차적으로 배치되어 고온에서 저온으로 각 챔버에서 촉매 전환 반응이 수행될 수 있다.In addition, carbon monoxide or carbon dioxide and hydrogen flow inside the reactor, and the chambers are sequentially arranged along the flow direction, so that the catalytic conversion reaction can be performed in each chamber from high temperature to low temperature.

또한, 상기 챔버들은 제 1 챔버, 제 2 챔버 및 제 3 챔버로 구성되고, 상기 제 1 챔버는 400℃~500℃, 제 2 챔버는 350℃~400℃ 및 제 3 챔버는 25℃~350℃의 온도로 설정되어 일산화탄소 또는 이산화탄소와 수소가 촉매 전환 반응이 수행될 수 있다.In addition, the chambers are composed of a first chamber, a second chamber and a third chamber, the first chamber is 400 ℃ ~ 500 ℃, the second chamber is 350 ℃ ~ 400 ℃, and the third chamber is 25 ℃ ~ 350 ℃ It is set to a temperature of carbon monoxide or carbon dioxide and hydrogen catalytic conversion reaction can be performed.

또한, 제 1 챔버, 제 2 챔버 및 제 3 챔버는 하나의 반응기의 내부에 배치되고, 바이오가스와 수소가 상기 반응기의 일측으로 유입되어 상기 반응기의 내부의 제 1 챔버, 제 2 챔버 및 제 3 챔버에 순차적으로 유동되며 촉매 전환 반응이 수행되어 상기 반응기의 타측으로 반응된 결과물로 메탄과 물이 배출될 수 있다.In addition, the first chamber, the second chamber, and the third chamber are disposed inside one reactor, and biogas and hydrogen are introduced into one side of the reactor, and the first chamber, the second chamber and the third chamber inside the reactor The catalytic conversion reaction is performed sequentially in the chamber, and methane and water may be discharged as a result of the reaction to the other side of the reactor.

이처럼, 본 발명은 수전해부(14)에서 생성 및 저장된 산소를 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치에 공급함으로써, 고함량 CO2를 생산하기 위한 순환유동층 보일러에 공급하는 순산소를 생성하는 비용을 절감할 수 있다.As such, the present invention supplies the oxygen generated and stored in the water electrolysis unit 14 to the pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus of the dry flue gas recirculation method, thereby supplying the pure oxygen to the circulating fluidized bed boiler for producing high content CO2 Cost of generating can save

그리고, 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치(100)에서 발생되는 일산화탄소 또는 이산화탄소는 수전해하여 발생되는 수소와 결합시켜 메탄을 생산함으로써, 에너지 자립도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.And, carbon monoxide or carbon dioxide generated in the pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus 100 of the dry exhaust gas recirculation method is combined with hydrogen generated by water electrolysis to produce methane, thereby improving energy independence.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

10: 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템
11, 21: 연료공급부 12, 22: 신재생에너지부
13, 23: 배터리부 14, 24: 수전해부
15, 25: 순산소공급부 16, 26: 메탄화부
17, 27: 메탄처리부 18, 28: 스팀발전부
19, 29: 연료전지발전부
100: 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치
110: 연소유닛 111: 연소부
112: 싸이클론부 113: 입자순환부
114: 연료공급부 120: 1차 열교환 및 필터유닛
130: 2차 열교환유닛 140: 재순환유닛
150: 믹싱유닛 160: 응축유닛
170: 스택유닛10: Energy circulation system using circulating fluidized bed boiler and renewable energy
11, 21: fuel supply unit 12, 22: new and renewable energy unit
13, 23: battery part 14, 24: water electrolysis part
15, 25: pure oxygen supply unit 16, 26: methanation unit
17, 27: methane processing unit 18, 28: steam power generation unit
19, 29: fuel cell power generation unit
100: pure oxygen circulating fluidized bed combustion device of dry exhaust gas recirculation method
110: combustion unit 111: combustion unit
112: cyclone unit 113: particle circulation unit
114: fuel supply unit 120: primary heat exchange and filter unit
130: secondary heat exchange unit 140: recirculation unit
150: mixing unit 160: condensing unit
170: stack unit

Claims (11)

연료를 연소하여 발전하는 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치;
신재생에너지를 통해 전기를 생산하는 신재생에너지부;
상기 신재생에너지부를 통해 생산된 전기를 수전해에 이용하여 물을 수소와 산소로 분리하는 수전해부;
상기 수전해부 또는 외부로부터 순수한 산소를 제공받아 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치에 공급하도록 마련된 순산소공급부; 및
상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치를 통해 생산된 일산화탄소 또는 이산화탄소를 상기 수전해부를 통해 분리된 수소와 결합시켜 메탄을 생산하도록 메탄화하는 메탄화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템.
a pure oxygen circulating fluidized bed combustion device of a dry exhaust gas recirculation method that burns fuel to generate electricity;
Ministry of Renewable Energy that produces electricity through renewable energy;
a water electrolysis unit for separating water into hydrogen and oxygen by using the electricity generated through the renewable energy unit for water electrolysis;
a pure oxygen supply unit provided to receive pure oxygen from the water electrolysis unit or the outside and supply it to the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device of the dry exhaust gas recirculation method; and
Circulating fluidized bed boiler comprising a methanation unit for methanating carbon monoxide or carbon dioxide produced through the pure oxygen circulating fluidized bed combustion apparatus of the dry exhaust gas recirculation method with hydrogen separated through the water electrolysis unit to produce methane and an energy circulation system using renewable energy.
 제 1 항에 있어서,
상기 신재생에너지부는 풍력, 수력 및 태양광과 같은 신재생에너지를 적어도 하나 이상 이용하여 전기를 생산하는 것을 특징으로 하는 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템.
The method of claim 1,
The renewable energy unit is an energy circulation system using a circulating fluidized bed boiler and new renewable energy, characterized in that for producing electricity by using at least one renewable energy such as wind power, hydropower and solar power.
 제 1 항에 있어서,
상기 메탄화부는 일산화탄소 또는 이산화탄소를 수소와 결합하여 메탄을 생산하는 과정에서 발생되는 다량의 열을 이용하여 스팀을 생산하도록 마련되며,
상기 스팀을 이용하여 전기를 생산하도록 마련된 스팀발전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템.
The method of claim 1,
The methanation unit is provided to produce steam using a large amount of heat generated in the process of producing methane by combining carbon monoxide or carbon dioxide with hydrogen,
Energy circulation system using a circulating fluidized bed boiler and renewable energy, characterized in that it further comprises a steam power generation unit provided to produce electricity using the steam.
 제 1 항에 있어서,
상기 수전해부에서 수전해를 통해 생성된 산소 및 수소를 제공받도록 마련된 연료전지발전부를 더 포함하며,
상기 연료전지발전부는 산화 및 환원 반응을 통해 전기를 생산하도록 마련된 것을 특징으로 하는 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템.
The method of claim 1,
Further comprising a fuel cell power generation unit provided to receive oxygen and hydrogen generated through water electrolysis in the water electrolysis unit,
The fuel cell power generation unit is an energy circulation system using a circulating fluidized bed boiler and renewable energy, characterized in that it is provided to produce electricity through oxidation and reduction reactions.
 제 1 항에 있어서,
상기 수전해부는 해수를 수전해하도록 마련되고,
전해를 통해 분리된 수소는 상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치를 통해 생성된 일산화탄소 또는 이산화탄소와 결합되어 메탄을 생성하도록 마련된 것을 특징으로 하는 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템.
The method of claim 1,
The water electrolysis unit is provided to electrolyze seawater,
Hydrogen separated through electrolysis is combined with carbon monoxide or carbon dioxide generated through the pure oxygen circulating fluidized bed combustion device of the dry flue gas recirculation method to produce methane. An energy circulation system using a circulating fluidized bed boiler and renewable energy .
 제 1 항에 있어서,
상기 건식 배가스 재순환 방식의 순산소 순환유동층 연소장치는,
연소반응이 이루어지는 연소유닛;
상기 연소유닛에서 배출된 배가스 내 수분을 응축하여 배출하고, 상기 배가스와 유입된 외기 사이에 열교환이 이루어지도록 마련된 2차 열교환유닛;
상기 2차 열교환유닛으로부터 가열된 외기 및 수분이 제거된 상기 배가스를 제공받아 혼합하도록 마련된 믹싱유닛을 포함하며,
상기 믹싱유닛은 외기가 혼합된 배가스를 상기 연소유닛에 제공하도록 마련된 것을 특징으로 하는 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템.
The method of claim 1,
The dry exhaust gas recirculation type pure oxygen circulating fluidized bed combustion device,
a combustion unit in which a combustion reaction is performed;
a secondary heat exchange unit configured to condense and discharge moisture in the exhaust gas discharged from the combustion unit, and to exchange heat between the exhaust gas and the introduced outside air;
and a mixing unit provided to receive and mix the exhaust gas from which heated outside air and moisture are removed from the secondary heat exchange unit,
The mixing unit is an energy circulation system using a circulating fluidized bed boiler and renewable energy, characterized in that provided to provide an exhaust gas mixed with external air to the combustion unit.
 제 6 항에 있어서,
상기 연소유닛은,
연소반응이 이루어지는 연소부;
상기 연소부의 상부 일측에 연결되는 싸이클론부;
상기 연소부의 일측 및 상기 싸이클론부의 하부와 연결되는 입자순환부; 및
상기 연소부에 연료를 공급하도록 마련된 연료공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템.
7. The method of claim 6,
The combustion unit is
a combustion unit in which a combustion reaction is performed;
a cyclone unit connected to an upper side of the combustion unit;
a particle circulation part connected to one side of the combustion part and a lower part of the cyclone part; and
An energy circulation system using a circulating fluidized bed boiler and renewable energy, characterized in that it comprises a fuel supply unit provided to supply fuel to the combustion unit.
 제 7 항에 있어서,
상기 믹싱유닛은,
상기 연소부, 상기 입자순환부 및 상기 연료공급부에 외기가 혼합된 상기 배가스를 공급하도록 마련된 것을 특징으로 하는 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템.
8. The method of claim 7,
The mixing unit is
An energy circulation system using a circulating fluidized bed boiler and renewable energy, characterized in that it is provided to supply the exhaust gas mixed with external air to the combustion unit, the particle circulation unit, and the fuel supply unit.
 제 8 항에 있어서,
상기 믹싱유닛은,
혼합된 상기 배가스 중 일부를 상기 2차 열교환유닛에 재투입하여 상기 2차 열교환유닛 내 온도를 제어하도록 마련된 것을 특징으로 하는 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템.
9. The method of claim 8,
The mixing unit is
An energy circulation system using a circulating fluidized bed boiler and renewable energy, characterized in that a portion of the mixed exhaust gas is re-injected into the secondary heat exchange unit to control the temperature in the secondary heat exchange unit.
 제 6 항에 있어서,
상기 2차 열교환유닛으로부터 수분이 제거된 배가스를 제공받아 상기 믹싱유닛에 공급하도록 마련된 재순환유닛을 더 포함하며,
상기 재순환유닛은 상기 믹싱유닛에 제공하는 상기 배가스의 양을 제어하도록 마련된 것을 특징으로 하는 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템.
7. The method of claim 6,
Further comprising a recirculation unit provided to receive the exhaust gas from which moisture has been removed from the secondary heat exchange unit and supply it to the mixing unit,
The recirculation unit is an energy circulation system using a circulating fluidized bed boiler and renewable energy, characterized in that it is provided to control the amount of the exhaust gas provided to the mixing unit.
 제 10 항에 있어서,
상기 2차 열교환유닛과 상기 재순환유닛 사이에 마련되는 응축유닛을 더 포함하며,
상기 응축유닛은 상기 2차 열교환유닛에서 수분이 제거된 상기 배가스를 응축하여 재차 수분을 제거하도록 마련된 것을 특징으로 하는 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템.11. The method of claim 10,
Further comprising a condensation unit provided between the secondary heat exchange unit and the recirculation unit,
The condensing unit is an energy circulation system using a circulating fluidized bed boiler and renewable energy, characterized in that it is provided to remove moisture again by condensing the exhaust gas from which moisture has been removed in the secondary heat exchange unit.
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