KR100353255B1 - 폐전선의 동회수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐전선의 동회수장치에 관한 것으로, 특히 장입용기(1)에 담긴 폐전선을 착화용버너(3)로 착화시키고, 저산소상태에서 열분해와 용융으로 피복을 제거하며, 폐전선의 피복재 용융물을 경사로(5)를 통해 드레인밸브(8)로 배출하는 열분해로(2)와; 상기 경사로(5)를 통해 유입되는 폐전선의 피복재 용융물과, 가스통로(5-1)로 유입되는 가연성가스를 보조버너(7)로 연소시키는 연소로(6)와; 상기 연소로(6)에서 배출되는 배가스로부터 분진을 분리하는 사이클론(11)과; 상기 사이클론(11)로부터 유입되는 배가스를 분사노즐(12,21)의 분사액을 이용하여 냉각 및 세정시키고, 내장되는 미스트세퍼레이터(15)에서 배가스의 미스트를 분리하는 냉각세정탑(9)과; 유인송풍기(16)에 의해 흡입되는 상기 냉각세정탑(9)의 배가스를 대기로 방출하는 연돌(13)로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐전선의 동회수장치에 관한 것이다.

Description

폐전선의 동회수장치{AN APPARATUS FOR RETRIEVING COPPER FROM WASTE ELECTRIC WIRE}

본 발명은 폐전선의 동회수장치에 관한 것으로, 특히 절연, 장해, 화학적변화 등을 방지하기 위하여 종이, 천, 고무, 에나멜, 석면, 납, 비닐 등으로 피복된 폐전선을 열분해로에서 열분해 및 용융을 이용해 피복을 제거함으로써 용이하게 동을 회수할 수 있는 폐전선의 동회수장치에 관한 것이다.

일반적으로, 폐전선에는 고전압의 동력선부터 미세한 통신선까지 선의 굵기와 피복의 종류에 있어 매우 다양하고, 특히 지하매설용 통신선로에는 수분이 스며들지 못하도록 피복의 표면에 점착성이 강한 젤리를 도포한 것도 있다.

이러한 종류의 폐전선은 기계적 방식 즉, 잘게 자른(Chopping) 다음 이를 풍력 또는 수력으로 선별하는 방식에 의해서는 동을 회수할 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 열분해로에서 폐전선의 피복을 피복자체가 보유한 열량을 이용하여 열분해 및 용융방식으로 제거함으로써 폐전선의 동을 회수하고, 연소로에서 열분해로로부터 유입된 잔유물을 연소시키는 폐전선의 동회수장치를 제공함에 그 목적을 있다.

도1은 본 발명에 따른 폐전선의 동회수장치를 나타내는 구성도,

도2a,b는 본 발명에 따른 폐전선의 동회수장치중 열분해로를 나타내는 일측면도와 단면도,

도3은 본 발명에 따른 폐전선의 동회수장치중 연소로를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 폐전선장입용기 2: 열분해로 3: 착화용 버너 4:-1,4-2: 압입송풍기 5: 경사로 5-1: 가스통로 6: 연소로 7: 보조버너 8: 드레인밸브 9: 냉각세정탑 10: 열교환기 11: 사이클론 12: 냉각수분사노즐 13: 연돌 14: 열풍공급관 15: 미스트 세퍼레이터 16: 유입송풍기 17: 방폭변 18,19,20: 열전대 21: NaOH용액분사노즐 22: 투입문

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 장입용기에 담긴 폐전선을 착화용버너로 착화시키고, 저산소상태에서 열분해와 용융으로 피복을 제거하며, 폐전선의 피복재 용융물을 경사로를 통해 드레인밸브로 배출하는 열분해로와; 상기 경사로를 통해 유입되는 폐전선의 피복재 용융물과, 가스통로로 유입되는 가연성가스를 보조버너로 연소시키는 연소로와; 상기 연소로에서 배출되는 배가스로부터 분진을 분리하는 사이클론과; 상기 사이클론로부터 유입되는 배가스를 분사노즐의 분사액을 이용하여 냉각 및 세정시키고, 내장되는 미스트세퍼레이터에서 배가스의 미스트를 분리하는 냉각세정탑과; 유인송풍기에 의해 흡입되는 상기 냉각세정탑의 배가스를 대기로 방출하는 연돌로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐전선의 동회수장치를 제공한다.

도면을 참조하여 본 발명의 구성을 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 폐전선의 동회수장치를 나타내는 구성도이고, 도2a,b는 본 발명에 따른 폐전선의 동회수장치중 열분해로를 나타내는 일측면도와 단면도이며, 도3은 본 발명에 따른 폐전선의 동회수장치중 연소로를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 열분해로(2)는 하부벽을 제외한 상부벽과 측벽이 내화케스터블로 이루어져 있고, 특히 일측벽이 여닫이형식의 투입문(22)으로 형성되어 있으며, 이 투입문(22)은 빗장(24)이 잠금고리(26)에 끼워지면 잠금상태가 된다.

여기서, 투입문(22)에는 한쌍의 착화용버너(3)가 서로 좌우 이격되도록 관통 설치되어 있다.

그리고, 열분해로(2)의 상부 중앙에 설치되는 압입송풍기(4-1)는 공기공급관(23)을 통해 공기를 압송하게 되고, 이때 공기공급관(23)을 통해 공급되는 공기는 열분해로(2)의 양외측벽을 따라 설치되는 에어자켓(25)에 체류하면서 열분해로의 측벽을 냉각한 후, 다수의 공기노즐(1-1)을 통해 열분해로의 내부에 분사된다.

특히, 압입송풍기(4-1)를 통해 열분해로(2)에 공급되는 공기는 전선피복의 전체연소에 필요한 이론공기량의 30%이하로 공급되도록 조절되는데, 이는 폐전선 피복의 일부를 낮은 온도에서 연소시킴으로써 열분해와 융융을 용이하게 하고 열분해로(2)의 내부온도를 600℃이하로 조절하기 위함이다.

다시말하면, 열분해로(2)의 내부온도가 600℃이상으로 상승하면 피복이 융해제거된 동의 일부가 산화되어 상품가치가 떨어지기 때문에 열분해로(2)의 내부온도를 수시로 측정하여 압입송풍기(4-1)에 의해 공급되는 공기량을 조절하게 된다.

이때, 열분해로(2)에는 착화용버너(3)의 맞은편 측벽에 열전대(18)를 설치하여 그 내부의 온도를 수시로 측정하게 된다.

또한, 열분해로(2)의 하부측에 설치되는 스테인레스 경사로(5)는 장입용기(1)로부터 발생되는 피복용융액이 중앙으로 수집되도록 경사지게 형성되면서 다시 수집된 피복용융액이 연소로(6)측으로 흐르도록 하향 경사지게 이루어져 있고, 그 하단부에 드레인밸브(8)가 설치되어 있다.

여기서, 투입문(22)을 통해 집어 넣어져 경사로(5)의 상부에 안착되도록 열분해로(2)에 내장되는 스테인레스의 폐전선장입용기(1)는 그 측부와 하부가 일정간격을 두고 연결되어 그 내부에 착화용버너(3)의 화염이 유입되어 폐전선을 착화하여 열분해시키고, 다시 폐전선의 피복재가 융해되면서 발생시키는 용융물과 가연성가스(열분해반응에 의해 생성된)가 하부로 용이하게 빠지게 된다.

한편, 열분해로(2)의 하부측으로 떨어지는 피복재의 용융물은 경사로(5)를 따라 수집되고, 드레인밸브(8)를 통해 외부로 배출되어 재활용하게 되고, 피복재중 재활용할 수 없는 재질의 용융물은 경사로의 하단에 연결되는 연소로(6)로 배출되고, 열분해반응에 의해 생성된 가연성가스는 가스통로(5-1)를 통해 연소로(6)로 배출된다.

이때, 그 하부측에 피복재의 용융물이 채워지는 원통형의 연소로(6)는 내화재로 만들어지며, 그 일측에 2개의 보조버너(7)가 상하 이격되게 관통 설치되어 있어 초기 가동시에 연소로의 온도를 800℃이상으로 예열한다.

특히, 2개의 보조버너(7)중 하부측버너는 연소로(6)의 하부측에 차있는 피복의 용융액을 가열하여 증발시킴으로써 용이하게 연소되도록 한다.

그리고, 연소로(6)의 상부 중앙에 설치되는 압입송풍기(4-2)는 공기공급관(28)을 통해 공기를 압송하게 되고, 이때 공기공급관(28)을 통해 공급되는 공기는 연소로(6)의 외측벽을 따라 설치되는 에어자켓(27)에 체류하면서 연소로의 외측벽을 냉각한 후, 다수의 공기노즐(6-1)을 통해 연소로의 내부에 분사된다.

이때, 연소로(6)의 공기노즐(6-1)은 연소용 공기를 상중하부로 나누어 공급할 수 있도록 제어된다.

특히, 연소로(6)의 출구측에 설치되는 열전대(19)는 가스연소실내의 온도를 측정하여 850∼950℃를 유지하도록 조절하게 된다.

또한, 연소로(6)에서 발생되는 배가스는 사이클론(Cyclone)(11)으로 유입될 수 있도록 연소로(6)의 상단 일부와 사이클론(11)의 상단 일부가 서로 대응되게 연통된다.아울러, 상기 사이클론(11)에서는 원심력을 이용하여 배가스로부터 분진을 제거하게 된다.

여기서, 사이클론(11)은 잘 알려진 바와 같이, 원통형상의 케이스 내부에 연수로에서 배출되는 가스의 고온에 견딜 수 있도록 캐스터블 내화재로 내장되고 상단면 중앙부만 개구된 구조를 갖춘 것으로써 사이클론(11)의 접선방향으로 유입된 배가스의 선회류에 의한 원심력으로 분진 등의 입자상물질들은 내벽에 부딪혀 바닥으로 낙하되고 분진이 제거된 배가스는 상승되어 상단면에 중앙에 형성된 개구를 통해 외부로 배출되는 스크린 기능을 갖는 수단이다.따라서, 이러한 사이클론(11)의 상부로 배출되는 고열의 배가스는 열교환기(10)를 통과하면서 열교환기(10)의 배관을 흐르고 있는 공기를 덥히게 되어 열풍을 만들고, 이 열풍은 그 일부가 열분해로(2)에 공급되어 예열을 돕게 되고, 일부는 연돌(13)에 공급되어 백연의 발생을 방지한다.즉, 상기 사이클론(11)의 상단면 개구에는 열교환기(10)가 부설되며, 상기 열교환기(10)를 통과한 배가스는 다시 냉각세정탑(9)으로 유입될 수 있도록 열교환기(10)의 상단과 상기 냉각세정탑(9)의 상단은 서로 배관으로 연통가능하게 연결된다.

따라서, 열교환기(10)를 통과한 배가스는 냉각세정탑(9)으로 유입되게 되는데, 여기에서 냉각세정탑(9)은 그 상단부에서 하방향을 향해 냉각수를 분사할 수 있는 통상의 원통형 중공부재로서 PVC류의 피복을 열분해할 때 유발되는 염소 혹은 염화수소를 중화시키기 위한 NaOH용액을 동시 분사할 수 있도록 냉각수분사노즐(12)과 NaOH용액분사노즐(21)이 냉각세정탑(9)의 상단에 병설된 구조를 가진다.아울러, 유인송풍기(16)의 전단에 설치된 열전대(20)에 의해 그 온도가 측정된다.

이때, 열전대(20)에서 측정되는 배가스온도가 130℃이상이 되면 냉각세정탑(15)의 상부에 설치된 냉각수분사노즐(12)에서 냉각수가 분사되어 배가스를 냉각시키게 되고, 냉각세정탑(15)의 상부에 설치되는 NaOH용액분사노즐(21)에서 분사되는 NaOH용액은 PVC류의 피복을 열분해할 때 발생되는 염소(Cl₂) 또는 염화수소가스(HCl)와 반응하여 중화시키게 된다.

따라서, 열분해로(2)에서 PVC류의 피복이 열분해되면 NaOH용액분사노즐(21)을 개방하여 NaOH용액을 분사시켜야 한다.

또한, 냉각세정탑(9)의 하부측에 내장되는 미스트 세퍼레이터(Mist Separator)(15)는 냉각수와 NaOH용액에 의해 냉각되는 배가스로부터 미스트를 분리해 낼 수 있도록 체눈이 형성되어 있다.

한편, 냉각세정탑(9)의 하부에 연결되는 유인송풍기(16)는 미스트 세퍼레이터(Mist Separator)(15)를 통과한 배가스를 흡입하여 연돌(13)을 통해 대기로 배출시키게 된다.

더욱이, 유인송풍기(16)는 그 흡입력을 이용하여 열분해로(2)의 내압을 -10∼-20㎜H₂O정도로 유지되도록 조정함으로써 열분해로의 내부가스가 외부로 유출되는 현상을 방지하게 된다.

그리고, 열교환기(10)에서는 조절댐퍼가 설치되어 있어 압입송풍기(4-1)로부터 공기를 공급받아 가열한 후, 열풍공급관(14)을 통해 연돌(13)의 상부측에 공급하거나 열분해로(2)에 공급하여 내부예열을 돕게 된다.

이때, 열풍공급관(14)을 통해 연돌(13)에 공급되는 가열공기는 냉각세정탑(9)에서 배출되는 배가스를 가열하여 백연상태로 대기로 배출되는 현상을 방지하게 된다.

이하, 본 발명의 작용을 설명한다.

먼저, 장입용기(1)에 폐전선을 충전시킨 후, 착화용버너(3)를 가동시켜 장입용기의 폐전선을 저산소상태에서 낮은 온도로 연소시키게 되고, 이때 폐전선의 피복이 착화되면서 일부는 열분해되어 가스화되고, 일부는 융해(Fusion)된다.

여기서, 압입송풍기(4-1)를 통해 열분해로(2)에 공급되는 공기는 전선피복의 전체연소에 필요한 이론공기량의 30%이하로 공급되는데, 이는 피복의 열분해와 용융을 용이하게 하고 열분해로(2)의 내부온도를 600℃이하로 조절하기 위함이다.

다시말하면, 열분해로(2)의 내부온도가 600℃이상으로 상승하면 피복이 융해제거된 동의 일부가 산화되어 상품가치가 떨어지기 때문에 열분해로의 내부온도를 열전대(18)를 통해 수시로 측정하여 압입송풍기(4-1)에 의해 공급되는 공기량을 조절함으로써 열분해로(2)의 내부온도를 600℃ 이하로 조절할 수 있게 되는 바, 예컨대 온도가 급상승되면 버너를 정지시키거나 공급되는 공기량을 감소시켜 가열온도를 조절토록 하고, 온도가 너무 떨어지게 되면 공기량을 증대시키거나 버너를 재가동시켜 내부온도를 올리면서 열전대(18)와 연계하여 연속적으로 내부온도를 측정하면서 반복제어하게 된다.

그리고, 장입용기(1)에서 융해된 피복의 용융액은 경사판(5)을 따라 흘러 내리다가 드레인밸브(8)를 통해 배출되어 재활용되거나, 연소로(6)로 유입되어 고온으로 완전연소가 이루어진다.

이때, 연소로(6)에서는 열분해로(2)에서 생성된 배가스 및 용융물은 모두 가연성이므로 상하 2개의 보조버너(7)에 충분한 공기를 공급하여 초기 기동시 800℃이상으로 예열되도록 함으로써 이후에 열분해로(2)로부터 유입된 가연성가스와 용융액이 증발되어 압입송풍기에 의해 공기노즐(6-1)을 통해 공급된 연소용 공기와 혼합되고 고온으로 완전연소되면서 그 출구의 온도가 850∼950℃를 유지하도록 조절하게 된다.

여기서, 연소로(6)에서는 출구온도 및 배기가스상태에 따라 공기공급량을 조절하게 되고, 이로써 배가스중의 유해성분을 완전히 연소시키게 된다.

특히, 연소로(6)의 열전대(19)에서 측정되는 출구측 배가스의 온도가 950℃를 넘으면 보조버너(7)가 자동적으로 소화된다.

한편, 연소로(6)에서 배출된 배가스는 사이클론(Cyclone)(11)으로 유입된 후, 원심력에 의해 함진(含塵)이 사이클론의 하부에 분리 포집된 다음, 다시 열교환기(10)로 상승된다.

이때, 고열의 배가스는 열교환기(10)에서 열교환이 이루어지면서 냉각세정탑(9)에 유입되고, 열전대(20)에서 측정되는 배가스온도가 130℃이상되면 냉각수분사노즐(12)로부터 물이 자동 분사되어 배가스를 냉각시키게 된다.

그리고, 냉각세정탑(9)을 통과하는 배가스는 NaOH용액분사노즐(21)로부터 분사되는 NaOH용액에 의해 산성가스성분이 세정되고, 미스트세퍼레이터(Mist Separator)(15)를 통과하면서 액체성분이 제거된 후, 다시 유인송풍기(16)에 의해 연돌(13)로 배출된다.

여기서, 압입송풍기(4-1)에 의해 송풍된 후, 열교환기(10)에서 배가스에 의해 가열되는 열풍은 열풍공급관(14)을 통해 연돌(13)로 공급되어 연돌(13)로 배출되는 배가스를 가열하여 백연(白煙)형성을 방지하거나, 열분해로(2)로 회수되어 열효율을 높이게 된다.

이때, 장입용기(1)의 폐전선으로부터 피복이 완전히 제거되면 착화용버너(3)와 압입송풍기(4-1)를 정지시키고, 개방된 투입구를 통해 장입용기(1)내의 동을 회수하게 된다.

그러나, 동회수중 열분해로(2)에서 발생될 수 있는 가스를 흡입 처리할 수 있도록 유인송풍기(16)와 냉각세정탑(9), 연소로(6)를 계속 가동시키게 된다.

본 발명은 폐전선의 피복재를 연소시켜 간단히 폐전선의 동을 회수함으로써 재활용측면과 에너지절감, 공해방지에있어서 탁월한 효과를 제공하게 된다.

Claims (4)

1. 장입용기(1)에 담긴 폐전선을 착화용버너(3)로 착화시키고, 저산소상태에서 열분해와 용융으로 피복을 제거하며, 폐전선의 피복재 용융물을 경사로(5)를 통해 드레인밸브(8)로 배출하는 열분해로(2)와;

   상기 경사로(5)를 통해 유입되는 폐전선의 피복재 용융물과, 가스통로(5-1)로 유입되는 가연성가스를 보조버너(7)로 연소시키도록 상기 열분해로(2)의 하측과 연통되게 배설되며 온도제어용 보조버너(7)를 적어도 2이상 갖춘 연소로(6)와;

   상기 연소로(6)에서 배출되는 배가스로부터 분진을 분리하도록 상기 연소로(6)의 상단과 연통되게 배설된 사이클론(11)과;

   상기 사이클론(11)의 상단부에 연통가능하게 설치된 열교환기(10)와;

   상기 열교환기(10)로부터 유입되는 배가스를 냉각 및 세정시키고, 내장된 미스트세퍼레이터(15)에서 배가스의 미스트를 분리가능하게 그 상단에 하방향을 향하여 분사액을 분사하는 냉각수분사노즐(12) 및 NaOH용액분사노즐(21)이 병설된 냉각세정탑(9)과;

   유인송풍기(16)에 의해 흡입되는 상기 냉각세정탑(9)의 배가스를 대기로 방출시키도록 냉각세정탑(9)의 하단과 연통가능하게 배치된 연돌(13)과;

   상기 열교환기(10)와 열분해로(2) 및 열교환기(10)와 연돌(13) 사이에는 열교환기(10)의 열풍이 관류 공급되도록 상호간을 연통시키는 열풍공급관(14)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐전선의 동회수장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열분해로(2)는 공기노즐(1-1)을 통해 공급되는 공기량을 제어하여 저산소상태에서 낮은 온도로 연소가 이루어지면서 피복이 열분해와 용융되면서 제거되도록 그 내부온도가 600℃이하로 제어되는 것을 특징으로 하는 폐전선의 동회수장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 장입용기(1)와 경사로(5)는 스테인레스재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐전선의 동회수장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 연소로(6)는 공기노즐(6-1)을 통해 공급되는 공기량을 제어하여 가스통로(5-1)와 경사로(5)를 통해 유입되는 가연성가스와 용융액이 연소되도록 그 내부온도가 850∼950℃로 제어되는 것을 특징으로 하는 폐전선의 동회수장치.