KR100335012B1 - Pyrolytic reactor apparatus with high trasferability for fast pyrolytic operation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반응기의 내용적을 늘리지 않고 수열면적을 확장하여 열분해시간 및 반응기의 냉각시간을 단축시켜 열분해처리능률의 향상과 가열에너지비용의 절감효과를 가져오게 한 폐타이어용 열분해 반응장치를 제공하려는 것으로서, 천장에는 연도(11)가 그리고 저부에는 가열기(5)가 설치된 가열로(1)내에 흡기관(3)이 설치된 원통형 반응기(2)를 구동장치(7)로 회전시키도록 설치하고, 반응기(2)의 회전중심에는 흡기관(3)과 상통하는 배기관(4)을 관통시켜 회전축으로 하며, 상기 배기관(4)은 오일분리장치측에 연결한 것에 있어서, 상기 배기관(4)에 설치된 흡기관(3) 사이에 환상의 통로관(8)을 설치하고, 각 통로관(8)에는 반응기(2)를 방사방향으로 관통하되 반응기(2) 내부와는 단절되고 가열로(1)와는 기류적으로 통하도록 연관(9)을 설치한 폐타이어용 열분해 반응장치이다.The present invention is to provide a pyrolysis reaction apparatus for waste tires that can increase the thermal area without shortening the reactor volume and shorten the pyrolysis time and the cooling time of the reactor, thereby improving the pyrolysis treatment efficiency and reducing the heating energy cost. In addition, a cylindrical reactor (2) having an intake pipe (3) installed in a furnace (1) having a flue (11) at the ceiling and a heater (5) at the bottom thereof is installed to rotate with a driving device (7). At the center of rotation of 2), the exhaust pipe 4, which is in communication with the intake pipe 3, is formed to be a rotating shaft, and the exhaust pipe 4 is connected to the oil separation device side, and the intake pipe installed in the exhaust pipe 4 is provided. An annular passage tube 8 is provided between the passages 3, and each passage tube 8 penetrates the reactor 2 in a radial direction, but is disconnected from the inside of the reactor 2 and airflowed from the heating furnace 1. For waste tires with associated pipe (9) installed The decomposition reaction apparatus.
Description
본 발명은 폐타이어에서 카본과 유분을 얻기 위한 폐타이어용 열분해 반응장치에 관한 것이며, 특히 반응기의 내용적을 늘리지 않고 수열면적을 확장하여 열분해시간 및 반응기의 냉각시간을 단축시켜 열분해처리능률의 향상과 가열에너지비용의 절감효과를 가져오게 한 폐타이어용 열분해 반응장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pyrolysis reaction apparatus for waste tires for obtaining carbon and oil from waste tires, and in particular, to increase pyrolysis time and shorten the cooling time of the reactor by increasing the hydrothermal area without increasing the contents of the reactor, The present invention relates to a pyrolysis reactor for waste tires, which leads to a reduction in heating energy costs.
열분해란 폐기물의 가연성 부분을 무산소 상태하에서 열을 가하여 탄화시키는 것으로서 산화에 의한 연소의 개념과는 다르다. 즉, 고분자 유기물질에 열을 가하여 중합분자결합구조를 파괴시켜 발생된 열분해 가스를 응축시켜 보다 간단한 저분자 물질로 전환시키는 것을 말하며, 그 부산물로서는 고형물질인 차르와 액상 물질인 오일, 및 가스가 있다.Pyrolysis is the carbonization of flammable parts of waste under anoxic conditions, which is different from the concept of combustion by oxidation. In other words, the thermal decomposition gas is condensed and converted into simpler low-molecular substance by applying heat to the polymer organic material to destroy the polymerized molecular bond structure, and the by-products include char as solid substance, oil as liquid substance, and gas. .
폐타이어, 폐고무, 비닐, 플라스틱, 피혁 슬러지 등을 열분해하여 고가의 기름과 카본을 회수하는 열분해 반응장치는 그간 많은 연구와 시안이 제안된 바 있으나 아직도 완전한 상용화에는 이르지 못하고 있다. 그러한 시도는 대부분 소용량의 열분해 반응장치로서, 그마저도 단기간의 시험운전중 낮은 경제성과 기계,장치적인 문제점이 드러나는 바람에 중단하고 말았기 때문이다.Pyrolysis reactors for recovering expensive oil and carbon by pyrolyzing waste tires, waste rubber, vinyl, plastics, leather sludge, etc. have been proposed and studied, but have not been fully commercialized. Most of these attempts were small-scale pyrolysis reactors, which were stopped because they showed low economical and mechanical and mechanical problems during short-term test runs.
폐타이어용 열분해 반응장치를 이용하여 폐타이어를 열분해하면 거기에 함유된 미세한 입자형태의 카본 블랙의 일부가 열분해가 진행되는 동안 열분해될 때 발생한 가스와 함께 흡기관을 따라 배출된다. 특히 회전형 반응기에 있어서는 내부에 설치된 이 흡기관은 반응기가 회전할 때 상하로 위치의 반전을 거듭하면서 차르가 잔류하고 있는 부위를 지나게 되고, 이때 열분해되어 가볍고 미세한 차르가 열분해가스와 함께 동시에 대량으로 배출된다.When pyrolysis of waste tires is performed using a pyrolysis reactor for waste tires, some of the fine particles of carbon black contained therein are discharged along the intake pipe together with gases generated during pyrolysis during pyrolysis. In particular, in the rotary reactor, the intake pipe installed therein is inverted and rotated up and down as the reactor rotates, and passes through the area where the char remains. At this time, the light and fine char are pyrolyzed together with the pyrolysis gas in large quantities. Discharged.
이렇게 가스와 함께 배출되는 차르는 오일 속에 함유되어 나오기 때문에 이후의 정제과정에서 제거하는데 상당한 어려움이 따른다. 그리고 이 차르는 열분해 종료 후 배기관이 냉각되면 차르가 함유된 유분이 배기관 내부에 응고되어 배기관의 단면적을 축소시킴으로서 차르 함유 유분과 열분해가스의 배출에 지장을 초래할 뿐만 아니라 반응기내에 장치된 각종 계기의 측정센서 등에도 부착되어 오동작을 일으키는 주된 원인의 하나가 되기도 한다.The char discharged with the gas is contained in the oil, which causes considerable difficulty in the subsequent refining process. When the exhaust pipe is cooled after the end of pyrolysis, the char-containing oil solidifies inside the exhaust pipe and reduces the cross-sectional area of the exhaust pipe, which not only causes the discharge of char-containing oil and pyrolysis gas but also measures various instruments installed in the reactor. It is also attached to a sensor, etc., and may be one of the main causes of malfunction.
열분해로 얻은 기름 그대로는 연료로 사용하기에 부적합한 차르같은 불순물이 다량 포함되어 있다. 이 기름을 연료로 사용하기 적합하도록 정제하는 장치나 기술개발이 미흡한 까닭에 지금까지 제안된 종래의 모든 열분해 반응장치의 상용화에 많은 어려움을 겪고 있다. 이 기름은 또 다른 폐기물로서 그 처리에 고비용이 들기 때문에 상업적 운전에 제약이 따른다. 게다가 차르에서 분리 수거된 고가의 카본도 회분과 같은 불순물이 섞여 있어서 잉크나 각종 토우너의 원료로 사용하기에 부적합하고 채산성도 낮다.The oil from pyrolysis contains large amounts of char-like impurities that are not suitable for fuel use. Due to the insufficient development of a device or technology for refining the oil to be used as a fuel, there are many difficulties in commercializing all the conventional pyrolysis reactors proposed so far. This oil is another waste, which is expensive to dispose, which limits commercial operation. In addition, the expensive carbon separated and collected from the char is mixed with impurities such as ash, making it unsuitable for use as a raw material for inks or various toners and having low profitability.
폐타이어용 열분해 반응장치는 열분해 효율을 높이고 반응기 내부에서의 공극율을 작게 하기 위하여 폐타이어를 3∼4cm 크기로 파쇄하여 반응기에 장입한다. 이렇게 잘게 파쇄된 폐타이어편을 반응기 내용적의 90% 가량 채우고 열분해 운전에 돌입한다. 따라서 흡기관은 파쇄된 폐타이어편에 묻힌 것과 같은 상태에서 운전하게 되므로 열분해 초기에는 폐타이어편이 흡기관으로 들어 갈 소지가 다분하다.The pyrolysis reactor for waste tires is made by crushing the waste tires into 3 to 4 cm in size in order to increase the pyrolysis efficiency and reduce the porosity in the reactor. This finely crushed waste tire piece is filled with about 90% of the reactor volume and is subjected to pyrolysis operation. Therefore, since the intake pipe is operated in the same state as buried in the crushed waste tire pieces, the waste tire pieces are likely to enter the intake pipe at the beginning of pyrolysis.
이 상태에서 열분해가 시작되고 반응기의 회전이 거듭될 때 흡기관의 위치가 바뀌면서 내부 온도는 상승함에 따라 폐타이어편이 서서히 녹으면서 가스가 발생된다.In this state, when pyrolysis starts and the rotation of the reactor is repeated, the position of the intake pipe is changed, and as the internal temperature rises, waste tire pieces gradually melt to generate gas.
일반적인 저온 열분해의 경우 반응기의 내부 온도가 350∼550℃에 이르렀을 때 흡기관 내부로 잘못 들어 간 폐타이어편도 녹아서 열분해되며, 강철선 조각이 분리된다. 이 강선은 반응기가 회전에 의하여 이리저리 뒹굴다가 서로 엉켜서 마치 수세미처럼 형태로 반응기 내부나 흡기관 주위에 엉겨 붙는다.In the case of general low temperature pyrolysis, when the internal temperature of the reactor reaches 350 to 550 ° C., waste tire pieces that are erroneously entered into the intake pipe are also melted and pyrolyzed, and pieces of steel wire are separated. These wires are entangled with each other by rotating the reactors and are entangled with each other and entangled inside the reactor or around the intake pipe in the form of a scrubber.
반응기에는 열분해 가스의 배출유도용 흡기관이 설치되어 있고 열변형을 방지하기 위한 보강지지대도 설치된다. 이들은 결과적으로 반응기 부위의 내부 공간을 협소하게 만드는 데다 장애물화하여 유지보수를 위한 맨홀의 설치를 어렵게 한다. 더구나 이들 내부 구조물은 반응기 내부에 강선이 엉켜 붙는 원인을 제공하며, 한 번 영켜 붙은 강선은 차르를 수거할 때 따라 나오지 않고 그대로 잔류하여 별도의 강철선 수거작업을 요하기도 한다.The reactor is provided with an intake pipe for inducing exhaust of pyrolysis gas and a reinforcing support for preventing thermal deformation. These result in narrowing the internal space of the reactor site and obstructing the installation of manholes for maintenance. Moreover, these internal structures provide the cause of tangling of the steel wires inside the reactor, and the steel wires once engulfed do not come out when collecting the char and remain intact and require separate steel wire collection work.
열분해 후에 반응기내에 잔류한 강선이 반응기의 흡기관 입구나 배기관 내부에 엉겨서 남아 있게 되면 배기관의 직경이 좁아져서 가스의 배출이 원활하게 이루어 지지지 않는다. 이런 현상이 심하면 배기관이 막혀서 반응기가 폭발되기도 하고 연속적인 상업운전에도 큰 장애요인이 된다.If the steel wire remaining in the reactor after pyrolysis remains entangled inside the intake pipe inlet or exhaust pipe of the reactor, the diameter of the exhaust pipe is narrowed, and gas is not smoothly discharged. If this happens severely, the exhaust pipe may be blocked, causing the reactor to explode and even be a major obstacle to continuous commercial operation.
이같은 우려를 불식하기 위하여 되도록 흡기관의 직경을 크게 해서 강선이 흡기관 주위에 엉켜서 붙지 않게 하고, 또는 흡기관의 입구에 굵은 철사로 망을 설치하여 폐타이어편이 들어가지 못하게 한다.In order to avoid such concerns, the diameter of the intake pipe should be as large as possible so that the steel wire does not get tangled around the intake pipe, or a thick wire is installed at the inlet of the intake pipe to prevent the waste tire pieces from entering.
그리고 반응기가 회전하는 동안 흡기관이 위쪽에 놓일 때 반응기 내부의 폐타이어편이 흡기관 속으로 들어가지 못하도록 철제 덮개를 별도 설치하여 반응기 내부에 엉킨 강선에 의한 기계적인 고장원인을 사전에 제거하기도 한다.In addition, when the intake pipe is placed on the upper side while the reactor is rotating, a steel cover is separately installed to prevent waste tire pieces inside the reactor from entering the intake pipe, thereby eliminating mechanical causes of mechanical failure due to tangled steel wires inside the reactor.
이 분야에 관련된 폐타이어용 열분해 반응장치로서는 미국특허 제5821396와 같은 회전식 반응기를 이용한 단속형과 일본국 공개특허공보 제94-18421호, 한국특허공보 제95-5387호와 같은 고정식 반응기를 이용한 연속가동형으로 나뉜다. 그러나 어떤 방식의 열분해 반응장치이든 그것은 여러 가지 문제 때문에 상업운전에 성공한 예는 극히 일부 사례만 보고되어 있을 뿐 거의 대부분 제안에 그치고 있을 따름이다.As a pyrolysis reaction apparatus for waste tires related to this field, an intermittent type using a rotary reactor such as US Pat. No. 58,21396, and a continuous reactor using a fixed reactor such as JP 94-18421 and JP 95-5387. It is divided into movable type. However, in any type of pyrolysis reactor, there are only a few examples of successful commercial operations due to a variety of problems, and most of them are only proposals.
폐타이어용 열분해 반응장치의 상용화에 있어서 가장 큰 문제는 상용화의 필수 조건인 경제성, 즉 열분해 반응장치의 대형화이다. 열분해 반응장치의 처리용량에 대하여 살펴보면, 반응기가 회전식이건 고정식이건 열분해의 원리가 간접가열방식인데, 간접가열방식은 열전달효율이 매우 낮아 반응기내의 폐기물에 대한 열분해 시간이 지나치게 길고 연료소모도 많다. 특히 회전식 반응기의 경우에는 운전의 경우 반응기 내부에 들어 있는 고온의 열분해 차르를 외부로 반출하기 위하여 반응기를 냉각시켜야 하는데, 그 냉각시간이 너무 길어서 일일 운전회수가 극히 제한적이기 때문에 하루 처리량을 늘리는 데 한계가 있었다.The biggest problem in the commercialization of the pyrolysis reactor for waste tires is economical, which is an essential condition for commercialization, that is, the enlargement of the pyrolysis reactor. As for the treatment capacity of the pyrolysis reactor, whether the reactor is rotary or fixed, the principle of pyrolysis is the indirect heating method. The indirect heating method has a very low heat transfer efficiency, so that the pyrolysis time for waste in the reactor is too long and fuel consumption is high. Especially in the case of rotary reactors, the reactor needs to be cooled in order to take out the high temperature pyrolysis char contained in the reactor. However, the cooling time is so long that the daily operation frequency is extremely limited, which limits the increase in the daily throughput. There was.
즉, 폐타이어의 저온 열분해는 350∼550℃ 에서 이루어진다. 이같이 높은 온도에서 열분해가 완료된 반응기내에 남아 있는 고온의 차르는 반드시 안전수준으로 냉각시켜야 반출시 화재, 폭발과 같은 불상사가 일어나지 않는다. 그런데 기존의 간접열전달방식의 열분해 반응장치로는 반응기내에 들어 있는 차르를 안전한 수준까지 낮추는데 보통 대여섯시간은 족히 걸렸다. 이 점이 처리능률을 떨어뜨리고, 에너지 비용을 증가시키는 주요 인자였다.That is, low-temperature pyrolysis of waste tires takes place at 350 to 550 캜. The hot char remaining in the reactor where pyrolysis is completed at such a high temperature must be cooled to a safe level so that fire or explosion such as fire or explosion may not occur during export. By the way, the conventional indirect heat transfer pyrolysis reactor took about six to six hours to lower the char in the reactor to a safe level. This has been a major factor in reducing processing efficiency and increasing energy costs.
본 발명은 폐타이어의 열분해 반응시간의 단축과 열효율의 향상에 따른 가열에너지의 절감, 및 반응기와 차르의 냉각시간 단축에 의한 처리량 증대 및 비용절감을 기도한 폐타이어용 열분해 반응장치를 제공하려는 것이다.The present invention is to provide a pyrolysis reaction apparatus for waste tires, which is intended to shorten the pyrolysis reaction time of waste tires and to improve heating efficiency, and to increase throughput and reduce costs by shortening the cooling time of reactors and chars. .
본 발명은 저부에 설치된 가열기로 가열로 내부온도를 고온으로 조성하여 회식 반응기를 간접가열하므로서 반응기에 장입된 폐타이어편을 열분해시키고 열분해된 물질중 가스는 흡기관과 배기관을 거쳐 오일분리장치측으로 배출되고 차르는 반응기를 냉각시킨 후에 별도로 수거토록 한 것에 있어서, 상기 배기관의 축방향을 따라 등피치로 설치된 흡기관과 흡기관 사이에 환상의 통로관을 설치하고, 각 통로관마다 반응기를 방사방향으로 관통하되 반응기 내부와는 단절되고 가열로 내부와는 기류적으로 통하는 연관을 설치하여 반응기의 용적을 늘리지 않고도 수열면적을 학장하여 열분해시에는 반응기의 고온분위기 조성시간을 단축하고 열분해 후 냉각시에는 냉각시간을 단축시킬 수 있도록 구성한 폐타이어용 열분해 반응장치를 제공한다.The present invention thermally decomposes the waste tire pieces charged to the reactor by indirectly heating the drinking reactor by forming the internal temperature of the furnace at a high temperature with a heater installed at the bottom, and the gas of the pyrolyzed material is discharged to the oil separator through the intake pipe and the exhaust pipe. After cooling the charged and filled reactor separately, an annular passage pipe is provided between the intake pipe and the intake pipe installed at equal pitches along the axial direction of the exhaust pipe, and radially penetrates the reactor for each passage pipe. However, by establishing a connection that is disconnected from the inside of the reactor and flows through the inside of the furnace, the hydrothermal area is extended without increasing the volume of the reactor, reducing the high temperature atmosphere composition time of the reactor during pyrolysis and cooling time when cooling after pyrolysis. It provides a pyrolysis reaction device for waste tires configured to shorten the time.
도 1은 본 발명에 의한 폐타이어용 열분해 반응장치의 부분절개 정면도1 is a partial cutaway front view of a pyrolysis reactor for waste tires according to the present invention;
도 2는 도 1의 A-A선 단면확대도2 is an enlarged cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 가열로 2 : 반응기1: heating furnace 2: reactor
3 : 흡기관 4 : 배기관3: intake pipe 4: exhaust pipe
8 : 통로관 9 : 연관8: passage 9: association
도 1에서, 양단이 막힌 원통모양의 가열로(1)내에는 반응기(2)가 설치되어 있고, 반응기(2)의 회전중심을 관통해 고정시킨 회전축은 배기관(4)을 겸하며, 일단이 막힌 배기관(4)의 양단부는 가열로(1)의 양측벽에 설치된 베어링 등의 축수(6)에 지지되어 제자리에서 회전이 가능하다.In Fig. 1, a reactor 2 is provided in a cylindrical heating furnace 1 in which both ends are blocked, and a rotating shaft fixed through the rotation center of the reactor 2 serves as an exhaust pipe 4, one end of which is Both ends of the blocked exhaust pipe 4 are supported by the bearing 6, such as a bearing provided on both side walls of the heating furnace 1, so that they can rotate in place.
가열로(1)의 저부에는 반응기(2)를 가열하기 위한 버너 등의 가열기(5)가 일정한 간격을 두고 설치되어 반응기(2) 전반에 걸쳐 골고루 열을 가하게 된다. 가열로(1)의 천장에는 열분해반응에 쓰인 후의 폐열이 빠져나가는 연도(11)가 설치되어 있다.At the bottom of the furnace 1, heaters 5 such as burners for heating the reactor 2 are provided at regular intervals to apply heat evenly throughout the reactor 2. The ceiling 11 of the furnace 1 is provided with a flue 11 through which waste heat after the pyrolysis reaction escapes.
상기 반응기(2)내에 위치하는 배기관(4)상에는 짧은 흡기관(3)이 배기관(4)과 상통하도록 부착되어 열분해되는 동안 폐타이어에서 발생하는 가스가 주로 빠져나가게 된다. 상기 흡기관(3)의 외측단은 반응기(2)의 내면에 근접시켜 차르와 폐타이어가 가스에 뒤섞여 나가지 못하게 하는 것이 바람직하다.On the exhaust pipe 4 located in the reactor 2, a short intake pipe 3 is attached so as to be in communication with the exhaust pipe 4 so that the gas generated from the waste tire is mainly released during pyrolysis. The outer end of the intake pipe 3 is preferably close to the inner surface of the reactor 2 so that the char and waste tires are not mixed with the gas.
구동장치(7)는 반응기(2)를 회전시키기 위한 것으로서, 모터(7a)를 구동원으로 하고, 모터(7a)의 동력은 모터축에 고정축끼움된 구동기어(7b)와 배기관(4)의 일측단에 고정축끼움된 종동기어(7c)를 거쳐 배기관(4)에 전달돼 반응기(2)를 돌리게 된다.The drive device 7 is for rotating the reactor 2, and the motor 7a is used as a drive source, and the power of the motor 7a is driven by the drive gear 7b and the exhaust pipe 4 fixed to the motor shaft. It is delivered to the exhaust pipe (4) through the driven gear (7c) fixed to one end is to turn the reactor (2).
이러한 폐타이어용 열분해 반응장치는 반응기(2)를 간접적으로 가열하여 열분해시키는 방식이므로 많은 열이 연소가스 연도로 빠져나가기 때문에 열전달 효과가 낮다. 따라서 어떤 형태로든 열분해 시간을 단축하려면 반응기(2)의 열전달 효과를 높이는 것이 절대적으로 필요하다.Since the pyrolysis reactor for waste tires is a method of pyrolyzing the reactor 2 by indirect heating, a large amount of heat escapes into the flue gas flue so that the heat transfer effect is low. Therefore, to shorten the pyrolysis time in any form, it is absolutely necessary to increase the heat transfer effect of the reactor (2).
실험에 따르면, 폐타이어를 열분해하는데 필요한 열량은 대략 700kjoule/kg (167kcal/kg)이고 6,000kg의 폐타이어를 1,800,000kcal/h용량의 연소장치로 가열한 경우 열분해 소요시간은 2.5시간 정도이다. 이 경우 대략적인 열효율은 열분해 소요열량은 3000kg x 167kcal/kg = 50100kcal이고 공급열량은 1,800,000 x 2.5 = 4,500,000kcal로서 열효율은 약 11%로 매우 낮다According to the experiment, the heat required for pyrolysis of waste tires is about 700 kjoule / kg (167 kcal / kg), and the pyrolysis time is about 2.5 hours when 6,000 kg of waste tires are heated by a 1,800,000 kcal / h combustion device. In this case, the thermal efficiency is about 3000kg x 167kcal / kg = 50100kcal and the heat supply is 1,800,000 x 2.5 = 4,500,000kcal.
이러한 소요 열량은 반응기의 구조, 폐타이어의 크기, 반응기 용량, 가열방법 등에 따라 크게 달라진다. 따라서 반응기 한 개의 일일 처리용량을 크게 하기 위해서는 반응기 자체를 크게 할 수도 있지만 회전식의 경우에는 처리용량을 크게 하기 위하여 반응기의 길이를 늘리면 열변형에 의한 처짐, 휨 등의 문제가 생기고 직경을 크게 하면 열전달에 문제가 발생한다. 왜냐하면, 가열로의 내부온도가 800∼900℃의 고온으로 유지되므로 반응기 자체의 열적 팽창으로 인한 기계적 강도 저하가 일어나서 생각지 못한 문제가 생길 우려가 높기 때문이다.The amount of heat required varies greatly depending on the structure of the reactor, the size of the waste tire, the reactor capacity, the heating method, and the like. Therefore, in order to increase the daily treatment capacity of one reactor, the reactor itself may be enlarged, but in the case of rotary type, if the length of the reactor is increased to increase the treatment capacity, problems such as sag and warpage due to heat deformation will occur. Problem occurs. Because the internal temperature of the furnace is maintained at a high temperature of 800 ~ 900 ℃ because the mechanical strength is lowered due to thermal expansion of the reactor itself, there is a high risk of unexpected problems.
따라서 반응기의 크기를 최적으로 유지하면서 처리용량을 크게 하기 위해서는 간접가열방식에 의한 열전달 효율을 높이고 그로 인한 열분해시간을 단축하여 일일 처리용량을 크게 하는 것이 필요하다. 되도록 반응기의 용적을 늘리지 않으면서도 표면적을 늘려서 수열효과를 증대하는 방안이 최상의 방법이라고 생각된다.Therefore, in order to increase the treatment capacity while maintaining the size of the reactor optimally, it is necessary to increase the heat transfer efficiency by the indirect heating method and shorten the thermal decomposition time thereby increasing the daily treatment capacity. It is considered that the best method is to increase the hydrothermal effect by increasing the surface area without increasing the volume of the reactor.
도 2와 더불어 살펴 보면, 본 발명에서는 반응기(2)의 배기관(4)에 있어서 축방향을 따라 설치된 흡기관(3) 사이에 별도의 링 모양의 통로관(8)을 끼워 붙이고, 모든 통로관(8)에는 여기서 반응기(2)를 관통하되 반응기(2)와는 단절되도록 연관(9)을 부착하여 가열로(1) 내부와 기류적으로 서로 통하게 함으로서 반응기(2)의 수열가능한 표면적을 대폭 늘린 것이다.Referring to FIG. 2, in the present invention, a separate ring-shaped passage pipe 8 is sandwiched between the intake pipes 3 provided along the axial direction in the exhaust pipe 4 of the reactor 2, and all the passage pipes are fitted. In (8), the tube (9) can be penetrated through the reactor (2) and disconnected from the reactor (2), thereby significantly increasing the heat-receivable surface area of the reactor (2) by allowing it to communicate with each other in an airflow manner within the furnace (1). will be.
이같은 구조의 폐타이어용 열분해 반응장치에 있어서, 반응기(2)에 폐타이어편(10)을 적당량 장입하고 구동장치(7)를 가동하여 반응기(2)를 화살표 D방향으로 회전시키고 동시에 가열기(5)를 가동하여 가열로(1)의 내부 온도를 열분해온도까지 높인다. 저온 열분해에 필요한 반응기(2)의 내부온도는 350∼550℃이다. 폐타이어편(10)은 폐비닐, 폐플라스틱, 폐피혁, 유분함유 폐슬러지로 대체할 수도 있다.In the pyrolysis reactor for waste tires having such a structure, an appropriate amount of waste tire pieces 10 are charged into the reactor 2, the drive device 7 is operated to rotate the reactor 2 in the direction of arrow D, and at the same time a heater 5 ) To raise the internal temperature of the furnace 1 to the pyrolysis temperature. The internal temperature of the reactor 2 required for low temperature pyrolysis is 350 to 550 캜. The waste tire piece 10 may be replaced with waste vinyl, waste plastic, waste leather, oil-containing waste sludge.
가열기(5)의 화기(F)중 상당량은 반응기(2)의 외면을 따라 가열로(1)의 내부를 고온분위기로 조성하는 데 기여하고 일부는 연관(9)을 통과하면서 반응기(2)의 내부온도를 높이는 데 쓰인다.A substantial amount of the fire (F) of the heater (5) contributes to the construction of the interior of the furnace (1) in a high temperature atmosphere along the outer surface of the reactor (2), with some passing through the reactor (9) Used to increase the internal temperature.
이와 같이 연관(9)으로 가열기(5)의 화기(F)가 통과함에 따라 연관(9)의 설치 수에 비례적으로 반응기(2)의 내부온도, 즉 폐타이어편(10)의 열분해에 필요한 고온분위기가 훨씬 빨리 조성되어 신속한 열분해가 이뤄지게 되는 것이다.As the firearm F of the heater 5 passes through the tube 9 in this way, the internal temperature of the reactor 2, ie, pyrolysis of the waste tire piece 10, is proportional to the number of installations of the tube 9. The high temperature atmosphere is much faster, resulting in rapid pyrolysis.
폐타이어편(10)의 열분해가 진행되는 동안 고온의 열분해 가스가 발생한다. 이 열분해 가스는 반응기(2)의 상층부로 모여서 탈출구를 찾게 된다. 그 탈출구의 역할을 흡기관(3)이 한다. 그래서 이 열분해 가스(G)는 흡기관(3)의 입구로 들어가서 배기관(4)을 타고 배기관(4)의 열린 쪽에 도관으로 연결된 도시하지 아니한 오일분리장치로 배출된다.A high temperature pyrolysis gas is generated while pyrolysis of the waste tire piece 10 proceeds. This pyrolysis gas gathers in the upper part of the reactor 2 to find an exit. The intake pipe 3 plays a role of the exit port. Thus, the pyrolysis gas G enters the inlet of the intake pipe 3 and is discharged through the exhaust pipe 4 to an oil separation device (not shown) connected by conduits to the open side of the exhaust pipe 4.
폐타이어편(10)에 대한 열분해가 종료된 후 반응기(2) 내부에 잔류하는 고온의 차르는 되도록 신속히 냉각시켜 외부로 배출하는 것이 반응기(2)의 운전시간이 대폭 단축되는 결과를 가져와서 보다 많은 양의 폐타이어를 열분해시킬 수 있고, 열분해 반응장치의 운용경제성을 높일 수 있다. 그렇지 않고 안전한 수준 이하로 차르를 냉각시키지 않고 그냥 반출할 경우에는 고온의 차르가 공기중의 산소와 반응하여 발화할 우려가 대단히 높다.After the pyrolysis of the waste tire piece 10 is completed, the high temperature char remaining in the reactor 2 to be cooled down and discharged to the outside as a result of drastically shortening the operation time of the reactor 2 results. It is possible to pyrolyze a large amount of waste tires and to improve the operational economics of the pyrolysis reactor. Otherwise, if the char is taken out without cooling the char below a safe level, there is a high possibility that the hot char will react with the oxygen in the air to ignite.
열분해 후에 고온의 반응기 내부에 잔류한 챠르를 신속하게 외부로 배출해야만 다시 새로운 폐타이어를 열분해 할 수 있어서 반응기의 사용효율을 높이고 더 많은 기름과 챠르(카본)을 회수하여 경제성을 높일 수 있을 것이다.After the pyrolysis, the char remaining inside the high temperature reactor must be quickly discharged to the outside to pyrolyze new waste tires, thereby increasing the efficiency of the reactor and recovering more oil and char (carbon), thereby increasing the economic efficiency.
그런데, 종래에는 이 경우 자연 냉각을 하기 때문에 시간이 많이 소요되고, 실험에 의하면 보통 3∼4 시간이나 걸렸다. 이렇게 긴 냉각시간을 단축하기 위하여 열분해가 완료된 후 가열을 중단하고 반응기는 계속 가열로 내부에서 공회전 하면서 반응기 내부에 설치하는 연도관을 통하여 외부에서 송풍기로 찬 공기를 공급한다면 전열면적의 증대로 인하여 자연 냉각시 보다 냉각시간을 획기적으로 단축할 수 있을 것으로 보인다.By the way, conventionally, in this case, natural cooling takes a lot of time, and according to the experiment, it usually took 3 to 4 hours. In order to shorten the long cooling time, the heating is stopped after the pyrolysis is completed and the reactor continues to idle in the furnace while supplying cold air from the outside through the flue pipe installed inside the reactor. Cooling time will be significantly shorter than cooling.
그래서 이때는 열분해작업을 마친 후 가열기(5)의 연료공급만 일시 중단하고 그대로 방치한다. 그러면 가열기(5)에서는 동력풍만 나온다. 이때의 가열기(5)의 송풍에 의하여 가열로(1)와 반응기(2)의 온도가 급강하되고 일부는 연관(9)을 통과하며 반응기(2)의 냉각에 기여한다. 이 냉각방식을 활용하면 가열로(1) 내부에서 반응기(2)를 자연냉각시키는 것에 비해 냉각시간이 대폭 단축시킬 수 있다.In this case, after finishing the pyrolysis operation, the fuel supply of the heater 5 is temporarily suspended and left as it is. Then, only the wind power comes out of the heater 5. By the blowing of the heater 5 at this time, the temperature of the heating furnace 1 and the reactor 2 drops sharply, and some passes through the pipe 9 and contributes to the cooling of the reactor 2. By utilizing this cooling method, the cooling time can be significantly shortened compared to the natural cooling of the reactor 2 inside the furnace 1.
이처럼 열분해 후 반응기(2)와 차르의 조기 냉각이 가능하므로 열분해 후 반응기(2)내의 카본과 유분의 수거 및 강선과 같은 잡물의 수거에 소요되는 시간이 대폭 단축되는가하면 하루의 운전회수도 그만큼 많아져서 폐타이어의 1일 처리량이 늘어날 것은 두 말할 나위도 없다.Since the early cooling of the reactor (2) and char can be performed after pyrolysis, the time required for the collection of carbon and oil in the reactor (2) and the collection of miscellaneous materials such as steel wires after the pyrolysis is greatly reduced. It goes without saying that the daily throughput of waste tires will increase.
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 회전식 반응기로 이뤄지는 폐타이어용 열분해 반응장치는 반응기로 가열기의 화기를 통과시켜 마치 연관식 보일러의 연관과 같은 기능을 하는 연관을 설치함으로서 반응기의 수열면적이 대폭 늘어나 폐타이어의 열분해시간을 단축할 수 있다.As described above, the pyrolysis reactor for waste tires composed of the rotary reactor of the present invention greatly increases the heat receiving area of the reactor by installing an insulator that functions as an insulated boiler by passing the fire of the heater to the reactor. Can shorten the thermal decomposition time.
또, 열분해가 끝난 후 반응기 내부에 있는 고온의 차르도 연관으로 통과하는 외부의 냉각공기를 이용하여 종래의 자연냉각에 의존할 때보다도 훨씬 빨리 냉각시켜 조기에 반출할 수 있으므로 폐타이어의 1일 열분해처리량이 대폭 늘어나 열분해 설비의 경제성이 높다.In addition, after pyrolysis, the high temperature char inside the reactor can also be cooled and released earlier by using external cooling air that passes through the tube, which is faster than conventional natural cooling. The throughput is greatly increased, and the economic efficiency of the pyrolysis plant is high.
더구나 이 열분해 반응장치는 반응기의 용량을 늘리지 않고도 처리된 차르를 반출하는 운전휴식시간의 단축에 따라 폐타이어처리 용량의 상당량을 보완할 수 있어서 경제성이 높고, 열분해에 소요되는 연료비도 대폭 절감할 수 있다.Moreover, this pyrolysis reactor can compensate for a considerable amount of waste tire treatment capacity by shortening the operation break time for discharging treated chars without increasing the capacity of the reactor, thereby increasing economic efficiency and significantly reducing fuel costs for pyrolysis. have.
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