KR100315592B1 - 폐기물의 처리방법 및 폐기물 처리 장치 - Google Patents

폐기물의 처리방법 및 폐기물 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐기물의 가스화 처리를 효율 좋게 할 수 있는 동시에, 유해 물질이 되는 다이옥신 및 염소 가스 등이 환경으로 배출되는 것을 방지할 수 있는 폐기물의 처리 방법 및 폐기물 처리 장치를 제공한다. 또 폐기물을 열에너지로 변환하여 전기 에너지로서 유효하게 활용하는 동시에, 2차 폐기물의 양을 대폭적으로 삭감할 수 있는 폐기물의 처리 방법 및 폐기물 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 폐기물의 처리 방법은 유기물을 포함하는 폐기물(a)을 공기를 차단한 상태에서 건류하여 열분해 가스(b)와 건류 잔류물(c)로 분리하는 열분해 공정과, 열분해 가스(b)를 열분해함으로써 저분자의 탄화수소를 함유하는 개질 가스(e)를 얻는 가스 개질 공정과, 건류 잔류물(c)을 냉각하여 고형화하는 잔류물 냉각 공정과, 이 고형화한 건류 잔류물을 분쇄 및 선별하여 열분해 차콜(g)을 얻는 기계적 처리 공정과, 이 열분해 차콜(g)을 도입하여 고온 연소를 하여 무기질 성분을 용융시키는 동시에 저분자의 탄화수소를 함유하는 가스화 가스(i)를 얻는 용융 가스화 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

폐기물의 처리 방법 및 폐기물 처리 장치{METHOD AND EQUIPMENT FOR DISPOSING WASTES}
본 발명은 산업 폐기물 및 일반 폐기물을 유효하게 이용함으로써 새로운 에너지를 얻는 폐기물의 처리 방법 및 폐기물 처리 장치에 관한 것으로, 특히 가스화 처리의 효율을 향상시킨 기술에 관한 것이다.
폐기물은 일반 폐기물(가정 쓰레기, 이른바 도시 쓰레기)과 산업 폐기물(산업계 쓰레기)로 대별된다. 이들 쓰레기는 종이, 섬유, 목재, 고무, 금속, 플라스틱, 유리, 도자기 및 토사 등 여러 종류에 걸쳐 있지만, 이들 쓰레기의 가연 성분의 발열량은 수분을 제외한 건베이스에서는 4000~ 5000kcal로 시산(試算)되고, 석탄의 발열량의 약 3분의 2에 상당한다. 이 때문에 쓰레기는 큰 에너지원으로 생각되고 있다.
근래 폐기물을 원료로 해서 에너지를 얻는 폐기물 처리 방법이 다양하게 개발되고 있다.
예를 들면, 일본 특공평8-24904호 공보 및 일본 특개평9-79548호 공보 등에 게재되어 있는 바와 같이, 폐기물의 처리에 관한 폐기물의 처리 방법 및 처리 장치가 제안되고 있다.
도 6은 종래의 폐기물 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6에 나타낸 바와 같이 폐기물 처리 장치는 개략적으로는 초단의 처리 장치로서 원료가 되는 폐기물(1)을 열분해하여 열분해 가스(2)와 고형물(3)로 분리하는 열분해 장치(4)와, 이 열분해 장치(4)에 의해 얻어진 고형물(3)을 미분쇄하고 또한 고형물(3)에 함유되는 금속을 분리하는 기계적 처리 장치(5)가 구비되어 있다. 그리고 이 후단에 기계적 처리 장치(5)에 의해 얻어진 열분해차콜(charcoal)(6) 및 열분해 장치(4)에 의해 얻어진 열분해 가스(2)를 산화제(71) 및 필요에 따라 코크스 등의 제사 차콜(8)을 첨가하여 저탄화물로 한 가열 가스(9)로 변환하는 고온 가스화 장치(10)가 구비된다.
열분해 장치(4)에는 폐기물(1)을 미분쇄하는 슈레더(shredder)(11)가 설치되어 있고, 한편 고온 가스화 장치(10)의 2차측으로는 HCl, HF 및 먼지 등을 제거하는 가스 스크러버(12)가 설치되어 있으며, 이 가스 스크러버(12)의 2차측으로는 순차적으로 가열 가스(9)를 공급하기 위한 에너지 응용 장치(13)와, 연도 가스(14)를 탈황하는 연도(煙道) 가스 탈황 플랜트(15)가 설치되어 있다.
이 장치를 사용하여 폐기물을 처리하는 방법에 대하여 이하에 설명한다.
유기물이 부착된 금속 부스러기를 주체로 하는 폐기물(1)을 슈레더(11)에 의해 미분쇄한 후, 열분해 장치(4)에서 공기(16) 및 에너지(17)를 공급하여, 약 550~ 600℃의 온도로 작동시켜서 열분해 가스(2)와 고형물(3)을 분리한다. 이 고형물(3)은 기계적 처리 장치(5)에서의 분쇄 및 선별에 의해 고형물(3) 중에 포함되는 금속(18)이 선별되고, 이 금속(18)은 정화 후에 제거된다. 한편 금속(18)을 제거한 탄화 유기물과 무기질 성분으로 된 열분해 차콜(6)은 열분해 가스(2)와 함께 고온 가스화 장치(10)에 도입된다.
고온 가스화 장치(10)에서는 산화제(7) 및 에너지(19)를 공급하여 1600℃에서 작동시키고, 열분해 차콜(6)과 열분해 가스(2)를 저탄화물의 가열 가스(9)로 변환한다. 이 고온 가스화 장치(10)에서는 무기질 성분이 가열에 의해 유리화 구조의 일부(20)가 되어 무기질 성분이 제거된다.
가열 가스(9)에 포함되는 먼지 등을 가스 스크러버(12) 내에서 제거한 후, 가열 가스(9)를 에너지 응용 장치(13)에 도입한다. 또한 에너지 응용 장치(13)로부터 발생하는 연도 가스(14)와 열분해 장치(4)로부터 발생하는 배기 가스(21)를 함께 연도 가스 탈황 플랜트(5) 내에 도입하여 탈황을 하여 저온의 깨끗한 배기 가스(22)를 얻는다.
또한 가스 스크러버(12) 내에서 먼지 등을 제거하여 정화된 가스의 일부(23)는 열분해 장치(4)에 공급된다. 또 고온 가스화 장치(10) 및 에너지 응용 장치(13)로부터 얻어진 에너지(24)는 다른 플랜트 등에서 재이용된다.
그러나, 상술한 폐기물의 처리 방법은 폐기물 중에 포함되는 조립 불연성 성분의 재이용을 도모할 수 있는 점에서는 뛰어나지만, 이하에 나타내는 문제를 갖고 있었다.
종래에는 건류에 의해 발생하는 열분해 가스(2)와 기계적 처리를 실시한 후에 얻어진 열분해 차콜(6)의 양쪽을 동시에 고온 가스화 장치(10)에 도입하고, 이 고온 가스화 장치(10)에서 열분해 가스(2)의 가스 변환과 열분해 차콜(6)의 가스화 가스 변환을 함으로써 가열 가스(9)로 변환하고 있었다. 그러나 열분해 가스(2)와 열분해 차콜(6)을 동시에 처리하기 위한 최적의 조건을 만족시키는 것은 어렵고, 이 때문에 열분해 차콜(6)로부터 효율 좋게 가열 가스(9)를 얻을 수 없기 때문에 가스 처리 효율이 좋지 않은 문제가 있었다.
또 종래의 상기와 같은 폐기물 처리 장치에서는 열분해 장치(4)에서폐기물(1)에 포함되는 염소와 산소가 결합하여 유해한 다이옥신이 발생하여 환경 오염의 문제로 되고 있었다. 또 폐기물(1)에는 염소 등이 포함되어 있기 때문에, 열분해를 하는 장치가 이들의 물질에 의해 부식되기 쉽고 열화하기 쉬운 문제를 갖고 있었다.
또한 가열 가스(9)를 에너지 응용 장치(13)에 공급함에 있어서는 에너지 응용 장치(13)의 부식 등의 점에서 사전에 탈황 등의 처리를 하는 것이 바람직하지만, 이러한 처리는 실시되고 있지 않았기 때문에 폐기물로부터 얻어진 가열 가스(9)를 유효하게 이용할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명은 이들 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 열분해 가스의 가스 변환과 열분해 차콜의 가스화 가스 변환을 개별적으로 처리하여 제어를 용이하게 하고, 열분해 가스의 가스 변환과 열분해 차콜의 가스화 가스 변환의 가스 처리 효율을 향상시킨 폐기물의 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 열분해 가스의 가스 변환과 열분해 차콜의 가스화 가스 변환을 개별적으로 처리하여 효율 좋게 폐기물 처리를 할 수 있는 장치를 제공하는 동시에, 열분해 시 대기 중의 공기가 차단되는 장치로 함으로써, 유해 물질인 다이옥신 등의 발생을 삭감할 수 있는 폐기물 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 폐기물을 가스로 변환하고, 이 가스에 정제 처리를 실시한 후 다른 기관 및 장치에 가스를 공급함으로써 이 가스를 전기 에너지로서 유효하게 활용할 수 있는 폐기물의 처리 방법 및 폐기물 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 폐기물의 처리 방법을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 열분해로의 구조를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 열분해로의 폐기물 삽입부의 구조를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 도 3에서의 A-A화살표시부를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 열분해로의 폐기물 배출부의 구조를 나타내는 단면도.
도 6은 종래의 폐기물 처리 장치를 나타내는 구성도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
30 공급 장치
31 열분해로
32 가스 개질기
33 잔류물 냉각 장치
34 기계적 처리 장치
35 용융 가스화로
36 가스 냉각 장치
37 가스 정제 장치
38 가스 압축기
39 가스 홀더
40 호퍼
41, 43, 44, 46 스크류 프레스
42 가스 배관
45 수조
47 분쇄기
48 선별기
49, 51 가스 배관
50 가스화 가스 냉각기
52 보일러
53 가스 세정 장치
54 탈황 장치
55 활성탄 필터 장치
56 공급 배관
57 가스 엔진
58 가스 공급 배관
59 열교환기
60 연소 가스 배관
60' 공기 공급 배관
61 내통
62 외통
63 지지판
64 롤러
65 지지대
66 스프로켓
67 공간부
68 연소실
69 버너
70 송풍기
71 배기 가스 유로
72 배기 가스 배관
73 반송기
74, 83, 86, 90 케이싱
75, 84, 87, 91 회전축
76, 85, 88, 92 스크류
77 회전 구동 장치
78 출력축
79 플렉시블 베어링
80, 89 저항판
81 스크러버
82 구멍
a 폐기물
b 열분해 가스
c 건류 잔류물
d 산소
e 개질 가스
f 금속물
g 열분해 차콜
h 산소
i 가스화 가스
j 무기 재료
k 재료 혼합 가스
l 정제 가스
m 연소 가스
n 연소용 공기
o 수증기
청구항 1 기재의 폐기물의 처리 방법은 유기물을 포함하는 폐기물을 공기를 차단한 상태에서 건류하여 열분해 가스와 건류 잔류물로 분리하는 열분해 공정과, 상기 열분해 공정 후 상기 열분해 가스를 도입하여 이 열분해 가스 중의 산화성 성분을 산화 반응시키고 이 산화 반응에 의해 발생한 열에 의해 상기 열분해 가스 중의 고분자 탄화수소 성분을 열분해하여 저분자의 탄화수소를 함유하는 개질 가스를 얻는 가스 개질 공정과, 상기 열분해 공정에서 발생한 상기 건류 잔류물을 냉각하여 고형화하는 잔류물 냉각 공정과, 이 잔류물 냉각 공정에서 고형화한 상기 건류 잔류물을 분쇄 및 선별하여 탄화 유기물과 무기질 성분으로 된 열분해 차콜을 얻는 기계적 처리 공정과, 이 기계적 처리 공정에 의해 얻어진 열분해 차콜에 연료 및 산소 또는 공기를 혼합시켜 고온 연소를 하여 상기 열분해 차콜의 무기질 성분을 용융시키는 동시에 탄소 성분을 가스화시켜 저분자의 탄화수소를 함유하는 가스화 가스를 얻는 용융 가스화 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 열분해 공정에서 얻어진 열분해 가스를 단독으로 가스 개질 공정에 도입하여 가스 개질을 하고, 한편 건류 잔류물은 전용의 프로세스로 용융 가스화 공정을 실시한다. 이 때문에 열분해 가스 및 건류 잔류물이 각각의 처리량에 따라 적절한 처리를 실시할 수 있으므로, 열분해 가스를 효율적으로 연료 가스로 변환할 수 있어 가스화 처리의 효율을 향상시킬 수 있다.
또 유기 성분이 많은 열분해 가스를 직접 연소에 그대로 사용하면, 기기의 부식, 악취 및 그을음 등의 악영향이 생기지만, 본 발명에 의하면 가스를 개질함으로써 이러한 악영향을 방지할 수 있다.
청구항 2 기재의 폐기물의 처리 방법은 청구항 1 기재의 폐기물의 처리 방법에서, 가스 개질 공정에서 열분해 가스를 1000~ 1200℃의 온도에서 적어도 1초간 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 열분해 가스를 1000~ 1200℃의 온도로 가열함으로써, 열분해 가스 중의 고분자 탄화수소 성분을 열분해하여 저분자의 탄화수소를 함유하는 개질 가스를 얻을 수 있다.
청구항 3 기재의 폐기물의 처리 방법은 청구항 1 기재의 폐기물의 처리 방법에서, 기계적 처리 공정에서 상기 건류 잔류물을 미분쇄하여 얻어진 건류 잔류물을 금속물과 탄화 유기물과 무기질 성분으로 선별하여 상기 탄화 유기물과 상기 무기질 성분으로 된 열분해 차콜을 얻는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 건류 잔류물 중 금속물은 선별한 후에 회수되기 때문에 이 금속물을 유용물로서 재이용할 수 있다.
청구항 4 기재의 폐기물의 처리 방법은 청구항 1 기재의 폐기물의 처리 방법에서, 용융 가스화 공정에서 탄화 유기물을 1200~ 1600℃의 온도로 가열하는 한편 무기질 성분을 슬래그화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 고온의 연소에 의해 탄화물의 탄화 성분은 가스화할 수 있고, 폐기물은 유용한 회수물 및 에너지원으로서 재이용할 수 있다. 또한 폐기물 중에 포함되고, 금속물로서 회수되지 않았던 중금속 등도 무기 재료 성분인 유리상의 슬래그에 봉입 고화되기 때문에 환경에 유출되는 일이 없다.
또 본 발명에 의하면 폐기물의 잔류물을 가스화하여 연료화하기 때문에 잔류물의 처리량이 감소하고, 폐기 장소 및 운반 비용이 적어서 경제적으로 유리해진다.
청구항 5 기재의 폐기물의 처리 방법은 청구항 1 내지 청구항 4 중의 어느 하나에 기재한 폐기물의 처리 방법에서, 상기 가스 개질 공정에 의해 얻어진 개질 가스 및 상기 용융 가스화 공정에 의해 얻어진 가스화 가스를 도입하여 상기 개질 가스 및 상기 가스화 가스를 냉각하는 가스 냉각 공정을 실시한 후, 상기 가스를 세정하는 세정 처리와, 황화 수소를 제거하는 탈황 처리와, 활성탄 필터에 의해 잔류 유기 가스를 흡수하는 잔류 유기 가스 제거 처리를 실시함으로써 정제 가스를 얻는 가스 정제 공정을 실시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 폐기물 처리에 의해 생긴 가스는 부식, 악취의 영향이 적어지도록 처리한 후에 이용하기 때문에, 설비품의 부식의 문제 및 악취 등의 공해가 없는 시설을 제공할 수 있다.
청구항 6 기재의 폐기물의 처리 방법은 청구항 5에 기재한 폐기물의 처리 방법에서, 가스 정제 공정으로부터 얻어진 정제 가스를 압축하는 압축 처리 공정을 실시한 후, 얻어진 압축 가스를 일단 저류하여 가스 엔진 혹은 보일러 등의 가스 이용 장치로 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 일단 저류한 정제 가스를 가스 엔진 혹은 보일러 등에 공급하고, 에너지로 변환하여 폐기물 처리 프로세스에서 사용함과 동시에, 과잉 전력을 매각하는 등을 하여 활용할 수 있다.
청구항 7 기재의 폐기물의 처리 방법은 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 기재한 폐기물의 처리 방법에서, 열분해 공정에서의 연소 가스로부터 열회수하여 그 회수한 연소 가스에 의해 공기를 가열하고, 이에 따라 생긴 가열 공기를 상기 열분해 공정에서의 연소용 공기로서 공급하거나, 또는 용융 가스화 공정에서의 용융 가스화로의 주위에 단열재를 설치하여 이 단열재를 수냉각함으로써 생긴 온수의 열에너지를 당해 처리 설비 혹은 다른 처리 설비에 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 폐기물의 처리에 의해 얻어진 에너지를 낭비 없이 폐기물 처리 설비 혹은 다른 처리 설비에 공급함으로써, 유효하게 에너지를 활용할 수 있다.
청구항 8 기재의 폐기물의 처리 방법은 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 기재한 폐기물의 처리 방법에서, 폐기물 처리에 의해 생긴 가스를 저류하여 그 가스를 상기 열분해 공정에서의 가열원으로서 혹은 용융 가스화 공정에서의 용융 가스화로의 가열원으로서 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 가스를 일단 저류함으로써 발생량이 일정하고, 맥동이 적으며, 이용할 때에 과부족이 생기지 않는 안정된 가스 공급을 할 수 있다.
또 본 발명에 의하면 가스 홀더에 저류한 가스를 열분해로 및 용융 가스화로의 가열원으로서 이용할 뿐만 아니라 이 가스를 가스 발전 등으로 전기 에너지로 변환하여 폐기물의 처리 설비 내에서 사용하는 에너지의 일부 또는 전부를 조달함으로써, 폐기물 처리에 필요로 하는 비용을 최소한으로 할 수 있는 등의 효과를 얻을 수 있다.
청구항 9 기재의 폐기물의 처리 방법은 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 기재한 폐기물의 처리 방법에서, 폐기물 처리에 의해 생긴 가스를 저류하여 그 가스를 당해 처리 설비 혹은 다른 처리 설비에 열에너지원 또는 전기 에너지원으로서 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 일단 정제 가스를 저류하여, 이 정제 가스를 폐기물 처리 프로세스 중의 열원으로 함으로써 운전상의 비용을 경감할 수 있다.
청구항 10 기재의 폐기물 처리 장치는 유기물을 포함하는 폐기물을 공급하는 공급 장치와, 상기 폐기물을 도입하여 공기를 차단한 상태에서 건류하여 열분해 가스와 건류 잔류물로 분리하는 열분해로와, 상기 열분해로에서 발생한 열분해 가스를 도입하여 이 열분해 가스 중의 산화성 성분을 산화 반응시키고 이 산화 반응에 의해 발생한 열에 의해 상기 열분해 가스 중의 고분자 탄화수소 성분을 열분해하여 저분자의 탄화수소를 함유하는 개질 가스를 얻는 가스 개질기와, 상기 열분해로에서 발생한 상기 건류 잔류물을 도입하여 냉각에 의해 고형화하는 잔류물 냉각 장치와, 고형화한 상기 건류 잔류물을 분쇄 및 선별하여 탄화 유기물과 무기질 성분으로 된 열분해 차콜을 얻는 기계적 처리 장치와, 이 기계적 처리 장치에 의해 선별된 열분해 차콜에 연료 및 산소 또는 공기를 혼합시켜 고온 연소를 하여 상기 열분해 차콜의 무기질 성분을 용융시키는 동시에 탄소 성분을 가스화시켜 저분자의 탄화수소를 함유하는 가스화 가스를 얻는 용융 가스화로와, 상기 가스 개질기에서 얻어진 개질 가스 및 상기 용융 가스화로에서 얻어진 가스화 가스를 냉각하는 가스 냉각 장치와, 상기 가스 중에 함유되는 불순물을 제거함으로써 정제 가스를 얻는가스 정제 장치와, 이 가스 정제 장치에 의해 얻어진 정제 가스를 압축하는 가스 압축기와, 압축된 정제 가스를 저류하는 가스 홀더를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 열분해 가스 및 건류 잔류물을 개별의 처리 장치에 의해 가스화함으로써 효율 좋게 가스로 변환할 수 있고, 가스화 처리의 비율을 향상시킬 수 있다.
청구항 11 기재의 폐기물 처리 장치는 청구항 10 기재의 폐기물 처리 장치에 있어서, 기계적 처리 장치가 건류 잔류물을 분쇄하는 분쇄기와, 금속, 탄화 유기물 및 무기질 성분을 선별하는 선별기로 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 건류 잔류물을 분쇄하여 가스화와 용융 슬래그화로 처리하기 때문에, 종래의 폐기물의 매립 처리 및 소각 처분 방법에 비교하여도 감용 효과가 크기 때문에, 2차 폐기물의 양이 대폭적으로 적어져서 매립 장소의 확보가 용이해지고, 환경상의 문제를 대폭적으로 개선할 수 있다.
청구항 12 기재의 폐기물 처리 장치는 청구항 10 기재의 폐기물 처리 장치에 있어서, 용융 가스화로의 출구에 가스화 가스를 급랭하기 위한 가스화 가스 냉각기를 설치한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 폐기물에 포함되어 있는 염소화된 탄화수소와 할로겐화 분자 성분을 1400℃정도의 고온 상태에서 안정화시킨 후, 가스화 가스 냉각기에 의해 100℃미만까지 급랭함으로써, 다시 가스 성분이 저온도 영역(300℃ 근방)에서 다이옥신류에 합성되는 것을 확실하게 회피할 수 있다. 이 때문에 유해 물질을 환경에영향을 주지 않고 안정된 연소 생성물로 변환할 수 있는 등의 효과를 얻을 수 있다.
청구항 13 기재의 폐기물 처리 장치는 청구항 10 기재의 폐기물 처리 장치에 있어서, 가스 냉각 장치가 가스가 보유하는 열에너지를 회수하고 또한 가스를 냉각하기 위한 보일러 혹은 기타의 열교환기인 것을 특징으로 한다.
가스 개질로 및 용융 가스화로로부터 배출된 가스는 400~ 500℃의 높은 온도를 가지고 있어 후단에 설치된 가스의 정제 처리를 하기에는 적당하지 않다. 이 때문에 본 발명에서 가스 처리를 하기 전에 가스가 보유하는 열에너지를 효과적으로 활용하기 때문에, 보일러 기타의 열교환기를 설치하여 배출 가스를 냉각하는 동시에 가열 증기로 변환함으로써 열이용을 도모할 수 있다.
또 이와 같이 가스 개질로 및 용융 가스화로로부터 배출된 가스를 급속하게 냉각함으로써, 다이옥신류와 같은 유해 물질의 재합성을 방지할 수 있다.
청구항 14 기재의 폐기물 처리 장치는 청구항 10 기재의 폐기물 처리 장치에 있어서, 가스 정제 장치가 가스를 세정하는 가스 세정 장치와, 황화 수소를 제거하는 탈황 장치와, 잔류 유기 가스를 흡수하는 활성탄 필터 장치로 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 저분자의 탄화수소를 포함하는 개질 가스와 가스화 가스의 혼합 가스를 저류하기 전에, 가스 세정 장치에서 염화수소 HCl 등을 세정하고, 탈황 장치에서 황화 수소를 제거하고, 또 활성탄 필터 장치에서 미분해 가스 및 잔존한 다이옥신류 등의 유취 물질을 흡착하는 등을 하여 가스를 청정화하고 있다. 이 때문에 본 발명에 의하면 가스를 깨끗한 정제 가스로 하기 때문에, 환경에 유해 물질을 배출할 위험성이 없고, 또 에너지 응용 기기, 장치를 구성하는 기기 및 배관의 부식을 방지하여 수명이 긴 장치를 제공할 수 있다.
청구항 15 기재의 폐기물 처리 장치는 청구항 10 기재의 폐기물 처리 장치에 있어서, 열분해로가 폐기물이 도입되는 원통 형상의 내통과, 이 내통의 외측으로 설치된 내통 가열용의 외통으로 구성되는 이중 구조의 것으로서, 상기 내통은 상기 외통보다 길고, 또한 상기 내통의 양단이 상기 외통의 양단으로부터 돌출하여 그 돌출 부분이 롤러에 지지되어 전동하는 구성으로 하고, 적어도 상기 내통을 폐기물의 입구측으로부터 출구측을 향하여 5°이상의 하향 구배로 경사시킨 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 내통에 경사를 주고 또한 내통을 지지하는 롤러를 설치함으로써 내통이 전동하는 구성으로 하고 있기 때문에, 열분해로에 투입된 폐기물은 열분해로 중에서 내통의 회전에 의해 전동되고 출구측을 향해서 조금씩 진행하여 열분해 가스와 건류 잔류물로 분해되어 가스체와 유동체로서 배출된다.
청구항 16 기재의 폐기물 처리 장치는 청구항 15 기재의 폐기물 처리 장치에서, 열분해로의 내통과 외통 간에 공간부를 형성하고, 상기 외통의 축방향으로 상기 공간부를 복수의 공간으로 분할하여, 이 공간에 연소 가스를 통과시켜서 상기 내통을 가열하는 연소실을 형성한 것을 특징으로 한다.
폐기물의 피열분해 정도는 가열 온도와 내통의 회전 속도 및 경사 각도에 의존하는 것이지만, 본 발명에 의하면 연소실을 4개 이상의 공간으로 분할하여 각 연소실의 온도를 제어함으로써 내통의 가열 온도를 용이하게 제어할 수 있다.
청구항 17 기재의 폐기물 처리 장치는 청구항 15 기재의 폐기물 처리 장치에서, 열분해로의 폐기물 삽입부에 삽입측 압축용의 유압 프레스 혹은 스크류 프레스를 설치하고, 또한 상기 유압 프레스 혹은 상기 스크류 프레스의 출구에 폐기물을 압축하기 위한 저항판을 설치한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 열분해로의 삽입 부분에서 스크류 프레스에 의해 폐기물을 인발하고, 저항판에 의해 폐기물을 압축함으로써 열분해로의 내부에 폐기물을 연속적으로 투입하여도 폐기물의 공극 이상으로 공기가 침투하지 않기 때문에, 열분해로 내의 열분해 가스와 대기가 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에 본 발명에 의하면 열분해로에서 폐기물에 포함되는 염소와 대기 중의 산소의 화합을 방지할 수 있고, 염소와 산소의 결합에 의한 다이옥신의 발생을 최소한으로 억제할 수 있다.
청구항 18 기재의 폐기물 처리 장치는 청구항 17 기재의 폐기물 처리 장치에서, 저항판의 외측에 압축된 폐기물을 긁어내는 스크러버를 설치한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 스크러버를 설치함으로써 저항판에 부착되어 있는 압축된 폐기물을 긁어낼 수 있다. 이 때문에 열분해로 내에서 폐기물에 열이 용이하게 전해져서 열분해가 진행하기 쉽다. 따라서 본 발명에 의하면 종래에서는 처리할 수 없었던 크기인 50mm 이상의 폐기물의 경우에서도 열분해를 하는 것이 가능하다.
청구항 19 기재의 폐기물 처리 장치는 청구항 15 기재의 폐기물 처리 장치에서, 열분해로의 건류 잔류물 배출부에 배출측 압축용의 유압 프레스 혹은 스크류 프레스를 설치하고, 또한 상기 유압 프레스 혹은 상기 스크류 프레스의 출구에 폐기물을 압축하기 위한 저항판을 설치한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 열분해로의 건류 잔류물 배출부에서도 스크류 프레스에 의해 공기를 차단하고 있기 때문에, 열분해로의 내부에서 발생한 열분해 가스와 대기가 차단된다. 이 때문에 열분해 가스에 포함되어 있는 염소와 대기 중의 산소의 결합에 의한 다이옥신의 발생을 방지할 수 있다.
(실시예)
이하 본 발명의 실시예를 도 1~ 도 5를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 폐기물 처리 장치를 나타내는 구성도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이 폐기물 처리 장치는 초단의 처리 장치로서, 유기물을 포함하는 폐기물을 공급하는 공급 장치(30)와, 이 공급 장치(30)에 접속되어 폐기물을 건류하는 열분해로(31)를 구비하고, 그 후단에 열분해로(31)에서 발생한 열분해 가스를 열분해하여 가스 개질을 하는 가스 개질기(32)를 구비한다.
또 가스 개질기(32)와 병렬로, 열분해로(31)에서 발생한 건류 잔류물을 냉각하는 잔류물 냉각 장치(33)와, 이 잔류물 냉각 장치(33)에 접속되어, 건류 잔류물을 분쇄 및 선별하는 기계적 처리 장치(34)를 구비하고, 그 후단에 기계적 처리 장치(34)에 의해 선별된 열분해 차콜을 고온 연소하여 가스화를 하는 용융 가스화로(35)를 구비한다.
또한 가스 개질기(32)와 용융 가스화로(35)의 가스 배관이 통합되고, 그 하류측으로 가스의 냉각을 하는 가스 냉각 장치(36)를 구비하고, 그 후단에 가스로부터 불순물의 제거를 하는 가스 정제 장치(37)를 구비한다. 그리고 이 가스 정제 장치(37)의 후단에는 정제 가스를 압축하는 가스 압축기(38)와 압축된 정제 가스를 저류하는 가스 홀더(39)를 구비한다.
초단의 처리 장치인 공급 장치(30)는 폐기물(a)을 받아들이는 호퍼(40)와, 이 호퍼(40)에 접속된 삽입측 압축용의 스크류 프레스(41)로 구성되고, 이 스크류 프레스(41)에 의해 압축된 폐기물(a)이 열분해로(31) 내에 공급된다.
열분해로(31)는 폐기물(a)을 건류하여 열분해 가스(b)와 건류 잔류물(c)로 분리하는 장치이다. 이 열분해로(31)의 폐기물 배출측에는 가스 배관(42)을 통해서 가스 개질기(32)가 접속되어 있고, 열분해로(31)에서 발생한 열분해 가스(b)가 가스 개질기(32)에 도입된다.
가스 개질기(32)는 열분해 가스(b)를 개질하는 장치로서, 구체적으로는 열분해 가스(b)와 공기 중의 산소(d)를 산화 반응시키고, 이 산화 반응에 의해 발생한 열에 의해 열분해 가스(b) 중의 고분자 탄화수소 성분을 열분해하여 저분자의 탄화수소를 함유하는 개질 가스(e)를 얻는 것이다.
또 열분해로(31)의 폐기물 배출측에는 가스 개질기(32)에 접속한 가스 배관(42)과 병렬로, 열분해로(31)에서 발생한 건류 잔류물(c)을 배출하기 위한 배출측 압축용의 스크류 프레스(43)가 접속되고, 이 스크류 프레스(43)를 통해서 건류 잔류물(c)은 잔류물 냉각 장치(33)에 도입된다.
잔류물 냉각 장치(33)는 배출측 압축용의 스크류 프레스(43)로부터 건류 잔류물(c)을 도입한 후, 냉각에 의해 건류 잔류물(c)을 고형화하는 장치이다. 이 잔류물 냉각 장치(33)는 스크류 프레스(43)와 접속한 수조 도입측 압축용의 스크류 프레스(44)와, 이 스크류 프레스(44)로부터 투입되는 물을 저류한 수조(45)와, 이 수조(45)로부터 고형화한 건류 잔류물(c)을 끄집어내는 수조 배출측 압축용의 스크류 프레스(46)로 구성되고, 후술하는 반송기를 통해서 고형화한 건류 잔류물(c)이 이 후단에 설치된 기계적 처리 장치(34)에 도입된다.
기계적 처리 장치(34)는 건류 잔류물(c)을 투입하여 미분쇄 입자로 분쇄하는 분쇄기(47)와, 이 후단에 설치되어 분쇄 후의 건류 잔류물(c)을 금속물과 탄화 유기물과 무기질 성분으로 선별하는 선별기(48)로 구성된다. 이 선별기(48)에 의해 선별된 금속물(f)은 회수되고, 탄화 유기물과 무기질 성분으로 된 열분해 차콜(g)은 가스 배관(49)을 통해서 용융 가스화로(35)에 공급된다.
용융 가스화로(35)는 분쇄된 열분해 차콜(g), 가스상 연료 및 산소(h)를 혼합시켜 고온 연소시키는 장치이다. 이 용융 가스화로(35)에서는 열분해 차콜(g) 중의 탄소 성분을 가스화하여 저분자의 탄화수소를 함유하는 가스화 가스(i)를 얻는 동시에, 무기질 성분은 용융시켜 유리상으로 고화시켜 무기 재료(j)로서 회수하여 재이용할 수 있게 한다. 그리고 이 용융 가스화로(35)의 배출측에는 가스화 가스 냉각기(50)가 구비되고, 이 가스화 가스 냉각기(50)에 의해 고온의 가스화 가스(i)가 급랭된다.
상술한 가스 개질기(32) 및 용융 가스화로(35)의 가스 배관(51)이 통합되어 개질 가스(e)와 가스화 가스(i)가 합류하여 혼합 가스(k)로 되고, 그 하류측으로설치된 가스 냉각 장치(36)에 혼합 가스(k)가 도입된다.
이 가스 냉각 장치(36)에는 혼합 가스(k)를 냉각하기 위한 보일러(52)가 구비되고, 이 보일러(52)에 의해 혼합 가스(k)가 보유하는 열에너지가 회수되어 혼합 가스(k)가 냉각된다. 이 냉각된 혼합 가스(k)는 가스 냉각 장치(36)의 후단에 설치된 가스 정제 장치(37)에 도입된다.
가스 정제 장치(37)는 혼합 가스(k)를 세정하는 가스 세정 장치(53)와, 이 가스 세정 장치(53)의 후단에 접속되어 황화 수소를 제거하는 탈황 장치(50)와, 이 탈황 장치(50)의 후단에 설치된 잔류 유기 가스를 흡수하는 활성탄 필터 장치(55)로 구성된다. 이 가스 정제 장치(37)에 의해 혼합 가스(k)가 정제되고, 이 정제 가스(l)가 가스 압축기(38)에 도입된다.
또한 이 가스 압축기(38)의 후단에는 가스 홀더(39)가 구비되고, 이 가스 홀더(39)에 의해 정제 가스(l)가 저류된다. 저류된 정제 가스(l)는 필요에 따라 가스 홀더(39)의 하류측에 접속된 공급 배관(56)을 통해서 가스 엔진(57)에 공급된다. 또 가스 홀더(39)에는 별도의 가스 공급 배관(58)이 접속되고, 이 가스 공급 배관(58)을 통해서 정제 가스(l)가 열분해로(31) 및 용융 가스화로(35)에 공급된다.
또한 열분해로(31)에는 열교환기(59)가 접속되고, 열분해로(31)에서 연소에 의해 발생한 연소 가스(m)가 연소 가스 배관(60)을 통해서 열교환기(59)의 한쪽에 공급된다. 또 열교환기(59)에는 열분해로(31)의 가열원으로 사용할 연소용 공기(n)를 공급하는 공기 공급 배관(60')이 접속되고, 이 공기 공급 배관(60')을통해서 온도 상승된 연소용 공기(n)가 열분해로(31)에 들여보내져서 열분해로(31)의 연소율을 향상시키고 있다.
또 본 실시예의 열분해로(31)에서는 내통과 외통으로 된 이중 구조의 연소로를 사용하여 열분해 처리를 하고 있다.
도 2는 이 열분해로(31)의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이 열분해로(31)는 폐기물(a)이 도입되는 원통 형상의 내통(61)을 갖고, 이 내통(61)의 외측에 내통(61)을 가열하기 위한 외통(62)이 설치된 이중 구조로 되어 있다. 이 열분해로(31)는 폐기물(a)의 삽입측으로부터 배출측을 향하여 5°이상의 하향 구배로 경사시키고 있다. 내통(61)은 외통(62)보다 길고, 그 양단이 외통(62)의 양단으로부터 돌출하고 있다.
이 내통(61)이 돌출한 양단부에 링 형상의 지지판(63)이 설치되고, 이들 지지판(63)이 롤러(64)를 통해서 지지대(65)에 지지되어 전동 가능하게 되어 있다. 그리고 내통(61)이 돌출한 폐기물 삽입측의 단부 외주면에 링 형상의 스프로켓(66)이 구비되고, 이 스프로켓(66)에는 도시하지 않는 구동원이 되는 모터가 체인을 통해서 연결되고, 이에 따라 내통(61)이 전동하게 되어 있다.
열분해로(31)의 내통(61)과 외통(62) 간에는 공간부(67)가 형성되어 있고, 이 공간부(67)에 외통(62)의 축방향을 따라서 적어도 4개 이상의 독립한 연소실(68)이 내통(61)을 둘러싸는 형태로 형성되어 있다. 이들의 각 연소실(68)의 하부에는 도시하지 않는 연료 공급계가 설치되는 동시에, 공급된 연료를 연소시키는 버너(69)가 각각 설치되어 있다. 그리고 각 연소실(68)에 공급되는 각 송풍기(70)로부터의 공기에 의해 버너(69)에서 연소를 시키고, 연소 가스를 각 연소실(68)에 유통시켜서 내통(61)을 가열하게 되어 있다.
또한 각 독립한 연소실(68)에는 각각의 구획의 온도를 측정하는 측정 장치(도시하지 않음)가 설치되어 연소를 제어할 수 있다.
또 각 연소실(68)의 상부에는 연소 가스(m)를 배출하는 배기 가스 유로(71) 및 배기 가스 배관(72)이 설치되고, 이들에 의해 연소 가스(m)가 다른 설비에 공급된다.
열분해로(31)에 도입된 폐기물(a)의 피열분해 정도는 가열 온도, 내통(61)의 회전 속도 및 경사 각도에 의존하므로, 버너(69)에 의한 연소 및 내통(61)의 회전 속도를 제어함으로써 폐기물(a)을 열분해시키고, 열분해 가스(b)와 건류 잔류물(c)로 분해시켜 가스체 및 유동체로서 배출한다.
열분해 가스(b)는 가스 배관(42)을 통해서 가스 개질기(32)에 공급되고, 한편 건류 잔류물(c)은 스크류 프레스(43), 수조(45) 및 스크류 프레스(46)를 통해서 반송기(73)에 의해 반송되어 기계적 처리 장치(34)에 도입된다.
도 3은 열분해로(31)의 폐기물 삽입부의 구조를 확대하여 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 3의 화살표 A-A선 도면이다.
이들 도면에 나타낸 바와 같이 폐기물(a)을 받아들이는 호퍼(40)에 스크류 프레스(41)의 축 방향 일단이 접속되어 있다. 이 스크류 프레스(41)의 타단은 열분해로(31)에 접속되고, 열분해로(31)와 거의 동축으로 배치되어 있다.
스크류 프레스(41)는 호퍼(40)에 연결된 통 형상의 케이싱(74) 내에 1개의회전축(75)을 설치하고, 이 회전축(75) 주위로 나선상의 스크류(76)를 설치한 구성으로 되어 있다.
회전축(75)의 호퍼(40) 측의 단부에는 회전의 구동원이 되는 전동 모터, 유압 모터 등의 회전 구동 장치(77)가 설치되어 있다. 그리고 이 회전 구동 장치(77)의 출력축(78)에 플렉시블 베어링(79)을 통해서 스크류 프레스(41)의 회전축(75)이 접속되어 있다.
또 스크류 프레스(41)로부터 내통(61)으로의 폐기물 압출 위치에는 압출되는 폐기물(a)을 압축하기 위한 칼날 형상의 저항판(80)이 회전축(75) 방향과 수직으로 설치되어 있다.
그리고 저항판(80)의 또한 내통(61) 측에 폐기물을 긁어내기 위한 스크러버(81)가 설치되어 있다. 이 스크러버(81)는 저항판(80)의 원주 방향으로 4~8군데 배치되어 있다. 이에 따라 스크류 프레스(41)로부터 압출되는 폐기물(a)은 저항판(80)으로 압축된 후, 그 저항판(80)의 구멍(82)으로부터 배출되고, 또한 스크러버(81)에 의해 긁어내져서 내통(61)의 하부 내면에 도입되게 되어 있다.
이 저항판(80)에는 도 4에 나타낸 바와 같이 원주 방향으로 등간격으로 복수, 예를 들면, 8개의 구멍(82)을 갖고, 스크류 프레스(39)로부터 압출되는 폐기물(a)을 이 저항판(80)의 판면으로 방해함으로써 압축 상태로 하고, 압축된 폐기물(a)의 일부가 순차적으로 구멍(82)을 통과하게 되어 있다. 즉 저항판(80)에 의한 저항분의 압력만큼 폐기물(a)이 압축되고, 이 압축력에 의해 열분해로(31)의 내부와 호퍼(40) 측의 대기가 차단된다.
도 5는 열분해로(31)의 폐기물 배출측의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이 폐기물(a)의 건류를 하여 열분해 가스(b)와 건류 잔류물(c)로 분리하는 열분해로(31)에, 열분해로(31)로부터 건류 잔류물(c)을 배출하는 배출측 압축용의 스크류 프레스(43)의 축방향 일단이 접속되어 있다. 이 스크류 프레스(43)의 타단은 별도의 수조 도입측 압축용의 스크류 프레스(44)에 접속되고, 스크류 프레스(43)와 거의 직교하는 방향으로 배치되어 있다. 이 수조 도입측 압축용의 스크류 프레스(44)의 하부 위치에 물을 저류한 수조(45)가 접속되어 있다. 그리고 이 수조(45)에 수조 배출측 압축용의 스크류 프레스(46)가 더 접속되어 있다.
열분해로(31)로부터 건류 잔류물(c)을 배출하는 배출측 압축용의 스크류 프레스(43)는 열분해로(31)에 스크류 프레스(43)의 단부가 삽입되고, 이 삽입된 단부 상방이 개구되어 연결된 통 형상의 케이싱(83) 내에 1개의 회전축(84)을 설치하고,이 회전축(84)의 주위에 나선상의 스크류(85)를 설치한 구성으로 되어 있다.
회전축(84)의 수조(45) 측의 단부에는 회전의 구동원이 되는 전동 모터, 유압 모터 등의 회전 구동 장치(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 그리고 이 회전 구동 장치의 출력축(도시하지 않음)에 플렉시블 베어링(도시하지 않음)을 통해서 스크류 프레스(43)의 회전축(84)이 접속되어 있다.
수조 도입측 압축용의 스크류 프레스(44)는 상부 측면이 배출측 압축용의 스크류 프레스(43)와 접속하고, 또한 하부 단부가 수조(45)에 연결되어, 스크류 프레스(43)의 축방향과 수직으로 설치된 통 형상의 케이싱(86) 내에 1개의 회전축(87)을 설치하고,이 회전축(87)의 주위에 나선상의 스크류(88)를 설치한 구성으로 되어 있다.
회전축(87)의 상단부에는 회전의 구동원이 되는 전동 모터, 유압 모터 등의 회전 구동 장치(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 그리고 이 회전 구동 장치의 축방향의 출력축(도시하지 않음)에는 플렉시블 베어링(도시하지 않음)을 통해서 스크류 프레스(44)의 회전축(87)이 접속되어 있다.
배출측 압축용의 스크류 프레스(43)로부터 수조 도입측 압축용의 스크류 프레스(44)로의 폐기물 압출 위치에는 압출되는 폐기물(a)을 압축하기 위한 칼날 형상의 저항판(89)이 스크류 프레스(43) 측에 회전축(84)방향과 수직으로 설치되어 있다. 이 저항판(89)에는 도 4에 나타내는 저항판(80)과 마찬가지로 원주 방향으로 등간격으로 복수, 예를 들면 8개의 구멍을 갖고, 스크류 프레스(43)로부터 압출되는 폐기물(a)을 이 저항판(89)의 판면으로 방해함으로써 압축 상태로 하고, 압축된 폐기물(a)의 일부가 순차적으로 구멍을 통과하도록 되어 있다. 즉 저항판(89)에 의한 저항분의 압력만큼 폐기물(a)이 압축되고, 이 압축력에 의해 열분해로(31)의 내부와 수조(45) 측의 대기가 차단된다.
수조(45)는 건류 잔류물(c)을 일단 물에 침지하여 고형화하기 위해 설치된 물을 저류하는 용기이다. 이 수조(45)에는 고온의 건류 잔류물(c)을 급속하게 수냉각할 때에 대량으로 발생하는 수증기(o)를 흡인하는 유인 팬(도시하지 않음)이 수조(45)의 외부에 설치되어 있다.
또 이 수조(45)에는 하단부를 수조(45) 중에 삽입하고, 상단부를 수조(45)의상측에 돌출하여 수조 배출측 압축용의 스크류 프레스(46)가 구비되고, 이 스크류 프레스(46)는 상단부로부터 하단부를 향하여 하향의 경사를 형성하여 배치되어 있다.
수조 배출측 압축용의 스크류 프레스(46)는 상단부 및 하단부가 개구한 통 형상의 케이싱(90) 내에 1개의 회전축(91)을 설치하고,이 회전축(91)의 주위에 나선상의 스크류(92)를 설치한 구성으로 되어 있다.
회전축(91)의 상단부측으로 회전의 구동원이 되는 전동 모터, 유압 모터 등의 회전 구동 장치(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 그리고 이 회전 구동 장치의 축방향의 출력축(도시하지 않음)에는 플렉시블 베어링(도시하지 않음)을 통해서 스크류 프레스(46)의 회전축(91)이 접속되어 있다.
스크류 프레스(46)의 돌출한 상단부의 바로 밑에는 반송기(도시하지 않음)가 설치되어 고형화된 건류 잔류물(c)을 반송하게 되어 있다.
다음에 본 실시예에 의한 폐기물의 처리 방법에 대하여 설명한다.
먼저 폐기물(a)은 미리 금속물을 분리 제거하고, 폐기물의 크기를 50mm 이상으로 또한 50mm에 가까운 치수가 되도록 재단된 유기물을 주성분으로 하는 것으로 한다.
폐기물(a)을 호퍼(40)에 투입함으로써 폐기물(a)이 스크류 프레스(41)에 의해 수평 방향으로 인발되고, 압축된 폐기물(a)이 열분해로(31) 내에 공급된다.
도 3에 나타낸 바와 같이 호퍼(40)에 투입된 폐기물(a)은 회전 구동 장치(77)의 구동에 의해 회전하는 회전축(75) 및 스크류(76)에 의해 수평 방향으로인발되고, 내통(61)의 회전에 의해 전동하여 배출측을 향하여 가열하면서 조금씩 진행하여 간다. 이 폐기물(a)은 열분해로(31)의 배출측으로 설치된 저항판(80)으로 압축되고, 압축된 폐기물(a)은 열분해로(31)의 내통(61) 내에 공급된다.
열분해로(31)에 공급된 폐기물(a)은 열분해로(31) 중에서 공기를 차단한 상태에서 건류되어 열분해 가스(b)와 건류 잔류물(c)로 분리된다.
열분해로(31)의 건류에 의해 얻어진 열분해 가스(b)는 가스 개질기(32)에 도입되고, 이 가스 개질기(32)에서 열분해 가스(b)와 산소(d)의 산화 반응이 행하여진다. 이 산화 반응에 의해 발생한 열에 의해 열분해 가스(b)를 1000~ 1200℃의 온도로 적어도 1초간 유지하고, 열분해 가스(b) 중의 고분자 탄화수소 성분을 열분해하여 저분자의 탄화수소인 개질 가스(e)로 한다.
한편 건류 잔류물(c)은 회전하고 있는 열분해로(31)로부터 스크류 프레스(43)에 의해 수평 방향으로 인발되고, 저항판(89)에 의해 압축된다. 압축된 건류 잔류물(c)은 스크류 프레스(44)를 통해서 수조(45)에 도입된다.
수조(45)에서는 건류 잔류물(c)을 냉각하여 고형화한다. 그리고 분쇄기(47)에 의해 고형화한 건류 잔류물(c)을 미분쇄하고 선별기(48)에 도입해서 금속물과 탄화 유기물과 무기질 성분을 선별한다. 금속물(f)은 회수되고, 탄화 유기물과 무기질 성분으로 된 열분해 차콜(g)은 용융 가스화로(35)에 도입된다.
용융 가스화로(35)에서 열분해 차콜(g)에 연료 및 산소(h)를 혼합하여 1200~ 1600℃의 온도로 가열하여 고온 연소를 하고, 열분해 차콜(g)의 탄소 성분을 가스화시켜 저분자의 탄화수소를 함유하는 가스화 가스(i)를 얻는 동시에, 탄소 이외의무기질 성분을 용융시킨다.
상기와 같이 하여 얻어진 개질 가스(e)와 가스화 가스(i)의 혼합 가스(k)를 보일러(52)에 도입하여 급랭한다. 그 후 혼합 가스(k)를 가스 세정 장치(53)에서 세정한 후, 탈황 장치(54)에서 황화 수소를 제거한다. 그리고 활성탄 필터 장치(55)에 의해 잔류 유기 가스를 제거하고, 가스를 가스 압축기(38)에 의해 압축하여 정제 가스(l)를 가스 홀더(39)에 저류한다.
가스 홀더(39)에 저류된 정제 가스(l)는 필요에 따라 가스 엔진(57), 또는 보일러, 열분해로(3), 용융 가스화로(35)에 공급된다.
이와 같은 폐기물의 처리 방법에 의하면, 열분해로(31)로부터 얻어진 열분해 가스(b) 및 건류 잔류물(c)을 별도로 처리하기 때문에 조작이 용이해지고, 또한 가스화 처리의 효율을 향상시킬 수 있다.
구체적으로는 건류 잔류물(c)을 개별적으로 처리함으로써 수증기(o)와 열분해 가스(b)를 용이하게 차단할 수 있기 때문에, 폭발 등의 위험을 없앨 수 있고, 폐기물의 처리 조작을 용이하게 할 수 있다.
또 건류 잔류물(c) 중에 중금속이 혼입되어 있는 경우에서도, 기계적 처리 장치(34) 및 용융 가스화로(35)에서 고온 연소시킴으로써, 중금속이 유리상화 중에 봉입되어 버려서 외부로 용출할 위험성이 없어져서 조작을 용이하게 할 수 있다.
또한 건류 잔류물(c)을 더욱 연소시켜 가스화함으로써 2차 폐기물인 건류 잔류물(c)로부터 가스를 얻을 수가 있기 때문에, 가스화 처리의 효율 향상을 도모할 수 있는 동시에, 건류 잔류물(c)의 가스화에 의해 건류 잔류물(c) 양이 대폭적으로감소하기 때문에, 매립 장소를 장기간 사용할 수 있는 등의 막대한 효과를 가진다.
또 이와 같은 구성에 의하면, 열분해로(31)에 스크류 프레스(43, 44)를 접속함으로써, 열분해로(31)의 내부에서 발생한 열분해 가스(b)와 대기를 차단할 수 있기 때문에, 열분해 가스(b)에 포함되어 있는 염소와 대기의 산소(d)의 결합에 의해 발생하는 다이옥신량을 대폭적으로 삭감할 수 있다.
또한 열교환기(59)의 한쪽에 열분해로(31)의 연소 가스(m)를 통과시키고, 다른 한쪽에 열분해로(31)의 가열원으로 사용하는 연소용 공기(n)를 통콰시켜 연소용 공기(n)의 온도를 올림으로써, 열분해로(31)의 연소율을 향상시킬 수 있다.
본 실시예의 구성에 의하면, 저항판(80)에 폐기물을 긁어내기 위한 스크러버(81)를 설치하고,저항판(80)을 통과하여 압축된 폐기물(a)을 얇게 긁어냄으로써 폐기물(a)이 열분해로(31) 중에서 열이 전해지기 쉬워 열분해가 진행하기 쉬운 효과를 얻을 수 있다. 이 때문에 폐기물(a)의 크기가 50mm 이상이어도 열분해에 지장이 없다.
공지예에서는 50mm 이하로 잘게 썬 유기물이 부착된 금속 부스러기를 주체로 한 폐기물에 한정하고 있는 것에 대해, 본 발명의 실시예에서는 50mm 이상으로 잘게 썬 폐기물, 다른 폐기물 중간 처리 과정에서 괴상으로 압축 성형된 유기물을 주성분으로 하는 종이, 플라스틱, 나무 토막을 혼재한 일반 폐기물 및 산업 폐기물도 포함하는 것도 처리 가능해진다.
또한 공지예에서는 금속 부스러기를 주체로 한 폐기물로 하고 있지만, 본 발명의 실시예에 의하면 열분해 과정에 투입하기 전에 금속 부스러기는 자선기(磁選機)에 의해 제거되는 구성으로 하고 있으므로, 부분적으로 금속 부스러기가 혼입하여도 지장은 없지만, 대상은 유기물을 주체로 한 폐기물(a)로 하는 것이다.
따라서 폐기물(a)의 크기는 50mm 이하로 잘게 썬 것에 한정되지 않고, 널리 50mm 이상으로 또한 50mm에 가까운 치수가 되도록 잘게 썬 폐기물 혹은 다른 처리 장소에서 제조된 폐기물의 고형 연료화(RDF)한 것도 처리 대상으로 하기 때문에 용이하게 원료를 확보할 수 있다.
또한 본 실시예에 의하면 폐기물 처리에 사용하는 열에너지 및 전기 에너지의 일부 또는 전부를 폐기물 처리에 의해 생성된 가스로 공급할 수 있기 때문에, 에너지의 유효한 활용을 도모할 수 있다.
또 이와 같이 해서 폐기물 처리에 의해 얻어진 가스를 세정 및 탈황 등의 처리를 실시하여 정제한 가스(l)를 재이용함으로써 가스가 공급되는 설비 등의 부식을 방지할 수 있다.
또한 용융 가스화로(35)는 내부가 고온이 되기 때문에 노벽을 냉각할 필요가 있지만, 용융 가스화로(35)에 단열재를 설치하고, 이 단열재를 수냉각함으로써 생성된 온수의 열에너지를 이용함에 따라, 폐기물 처리에 의해 생긴 가스를 열분해로(31)의 가열원으로서 또는 용융 가스화로(35)의 가열원으로서 사용할 수 있다.
또 본 실시예에서는 가스가 보유하는 열에너지를 회수하고, 또한 가스를 냉각하는 가스 냉각 장치(36)로서 보일러(52)를 적용하였지만, 보일러(52) 대신에 기타의 열교환기를 사용하여도 좋다.
또한 본 실시예에서는 건류 잔류물(c)의 삽입부 및 배출부 등에 스크류 프레스(41, 42) 등의 스크류 프레스를 적용하였지만, 스크류 프레스 대신에 유압 프레스를 사용하여도 좋다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 폐기물의 처리 방법에 의하면, 열분해에 의해 생긴 열분해 가스와 건류 잔류물을 별도로 처리함으로써, 종래보다도 낭비없이 가스를 얻을 수가 있음과 동시에, 2차 폐기물의 양을 대폭적으로 삭감할 수 있다. 또 본 발명에 의한 폐기물 처리 장치에 의하면, 열분해를 할 때에 공기가 혼입하지 않는 장치로 함으로써, 유해 물질이 되는 다이옥신 등의 발생을 삭감할 수 있다. 또한 본 발명에 의한 폐기물 처리 장치에 의하면, 폐기물에 의해 얻어진 가스를 세정 및 탈황 등의 처리를 실시하여 정제 가스를 얻은 뒤에 가스를 재이용함으로써 가스가 공급되는 기관 및 장치 등의 부식 등을 막을 수 있다.

Claims (19)

  1. 유기물을 포함하는 폐기물을 공기를 차단한 상태에서 건류하여 열분해 가스와 건류 잔류물로 분리하는 열분해 공정과,
    상기 열분해 공정 후 상기 열분해 가스를 도입하여 이 열분해 가스 중의 산화성 성분을 산화 반응시키고, 이 산화 반응에 의해 발생한 열에 의해 상기 열분해 가스 중의 고분자 탄화수소 성분을 열분해하여 저분자의 탄화수소를 함유하는 개질 가스를 얻는 가스 개질 공정과,
    상기 열분해 공정에서 발생한 상기 건류 잔류물을 냉각하여 고형화하는 잔류물 냉각 공정과,
    이 잔류물 냉각 공정에서 고형화한 상기 건류 잔류물을 분쇄 및 선별하여 탄화 유기물과 무기질 성분으로 된 열분해 차콜을 얻는 기계적 처리 공정과,
    이 기계적 처리 공정에 의해 얻어진 열분해 차콜에 연료 및 산소 또는 공기를 혼합시켜서 고온 연소를 하여 상기 열분해 차콜의 무기질 성분을 용융시키는 동시에, 탄소 성분을 가스화시켜 저분자의 탄화수소를 함유하는 가스화 가스를 얻는 용융 가스화 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 개질 공정에서는 열분해 가스를 1000~ 1200℃의 온도로 적어도 1초간 유지하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기계적 처리 공정에서는 상기 건류 잔류물을 미분쇄하여 얻어진 건류 잔류물을 금속물과 탄화 유기물과 무기질 성분으로 선별하여 상기 탄화 유기물과 상기 무기질 성분으로 된 열분해 차콜을 얻는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 용융 가스화 공정에서는 탄화 유기물을 1200~ 1600℃의 온도로 가열하는 한편 무기질 성분을 슬래그화시키는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한항에 있어서,
    상기 가스 개질 공정에 의해 얻어진 개질 가스 및 상기 용융 가스화 공정에 의해 얻어진 가스화 가스를 도입하여 상기 개질 가스 및 상기 가스화 가스를 냉각하는 가스 냉각 공정을 실시한 후, 상기 가스를 세정하는 세정 처리와, 황화 수소를 제거하는 탈황 처리와, 활성탄 필터에 의해 잔류 유기 가스를 흡수하는 잔류 유기 가스 제거 처리를 실시함으로써 정제 가스를 얻는 가스 정제 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    가스 정제 공정에서 얻어진 정제 가스를 압축하는 압축 처리 공정을 실시한 후, 얻어진 압축 가스를 일단 저류하여 가스 엔진 혹은 보일러 등의 가스 이용 장치에 공급하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리 방법.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한항에 있어서,
    열분해 공정에서의 연소 가스로부터 열회수하여 그 회수한 연소 가스에 의해 공기를 가열하고, 이에 따라 생긴 가열 공기를 상기 열분해 공정에서의 연소용 공기로서 공급하거나, 또는 용융 가스화 공정에서의 용융 가스화로의 주위에 단열재를 설치하여 이 단열재를 수냉각함으로써 생긴 온수의 열에너지를 당해 처리 설비 혹은 다른 처리 설비에 공급하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리 방법.
  8. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한항에 있어서,
    폐기물 처리에 의해 생긴 가스를 저류하여 그 가스를 상기 열분해 공정에서의 가열원으로서 혹은 용융 가스화 공정에서의 용융 가스화로의 가열원으로서 공급하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리 방법.
  9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한항에 있어서,
    폐기물 처리에 의해 생긴 가스를 저류하여 그 가스를 당해 처리 설비 혹은 다른 처리 설비에 열에너지원 또는 전기 에너지원으로서 공급하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 처리 방법.
  10. 유기물을 포함하는 폐기물을 공급하는 공급 장치와,
    상기 폐기물을 도입하여 공기를 차단한 상태에서 건류하여 열분해 가스와 건류 잔류물로 분리하는 열분해로와, 상기 열분해로에서 발생한 열분해 가스를 도입하여 그 열분해 가스 중의 산화성 성분을 산화 반응시키고, 이 산화 반응에 의해 발생한 열에 의해 상기 열분해 가스 중의 고분자 탄화수소 성분을 열분해하여 저분자의 탄화수소를 함유하는 개질 가스를 얻는 가스 개질기와,
    상기 열분해로에서 발생한 상기 건류 잔류물을 도입하여 냉각에 의해 고형화하는 잔류물 냉각 장치와,
    고형화한 상기 건류 잔류물을 분쇄 및 선별하여 탄화 유기물과 무기질 성분으로 된 열분해 차콜을 얻는 기계적 처리 장치와,
    이 기계적 처리 장치에 의해 선별된 열분해 차콜에 연료 및 산소 또는 공기를 혼합시켜 고온 연소를 하여 상기 열분해 차콜의 무기질 성분을 용융시키는 동시에, 탄소 성분을 가스화시켜 저분자의 탄화수소를 함유하는 가스화 가스를 얻는 용융 가스화로와,
    상기 가스 개질기에서 얻어진 개질 가스 및 상기 용융 가스화로에서 얻어진 가스화 가스를 냉각하는 가스 냉각 장치와,
    상기 가스 중에 함유되는 불순물을 제거함으로써 정제 가스를 얻는 가스 정제 장치와,
    이 가스 정제 장치에 의해 얻어진 정제 가스를 압축하는 가스 압축기와,
    압축된 정제 가스를 저류하는 가스 홀더를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 기계적 처리 장치는 건류 잔류물을 분쇄하는 분쇄기와, 금속, 탄화 유기물 및 무기질 성분을 선별하는 선별기로 된 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 용융 가스화로의 출구에 가스화 가스를 급랭하기 위한 가스화 가스 냉각기를 설치한 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 가스 냉각 장치는 가스가 보유하는 열에너지를 회수하고 또한 가스를 냉각하기 위한 보일러 혹은 기타의 열교환기인 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 장치.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 가스 정제 장치는 가스를 세정하는 가스 세정 장치와, 황화 수소를 제거하는 탈황 장치와, 잔류 유기 가스를 흡수하는 활성탄 필터 장치로 된 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 장치.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 열분해로는 폐기물이 도입되는 원통 형상의 내통과, 이 내통의 외측에 설치된 내통 가열용의 외통으로 구성되는 이중 구조의 것으로서, 상기 내통은 상기 외통보다 길고, 또한 상기 내통의 양단이 상기 외통의 양단으로부터 돌출하며, 그 돌출 부분이 롤러에 지지되어 전동하는 구성으로 하고, 적어도 상기 내통을 폐기물의 입구측으로부터 출구측을 향하여 5°이상의 하향 구배로 경사시킨 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 열분해로의 내통과 외통 간에 공간부를 형성하고, 상기 외통의 축방향으로 상기 공간부를 복수의 공간으로 분할하여, 이 공간에 연소 가스를 통과시켜 상기 내통을 가열하는 연소실을 형성한 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 장치.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 열분해로의 폐기물 삽입부에 삽입측 압축용의 유압 프레스 혹은 스크류 프레스를 설치하고, 또한 상기 유압 프레스 혹은 상기 스크류 프레스의 출구에 폐기물을 압축하기 위한 저항판을 설치한 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 저항판의 외측에 압축된 폐기물을 긁어내는 스크러버를 설치한 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 장치.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 열분해로의 건류 잔류물 배출부에 배출측 압축용의 유압 프레스 혹은 스크류 프레스를 설치하고, 또한 상기 유압 프레스 혹은 상기 스크류 프레스의 출구에 폐기물을 압축하기 위한 저항판을 설치한 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 장치.
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