KR100356712B1

KR100356712B1 - 폐타이어 열분해 장치

Info

Publication number: KR100356712B1
Application number: KR1020000039459A
Authority: KR
Inventors: 박수용
Original assignee: 박수용
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2002-10-18
Also published as: KR20020005915A

Abstract

본 발명은 폐타이어 열분해 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열분해실의 하부에 열분해 가스가 유입되는 가열파이프를 폐타이어와 접촉 가능하도록 설치하고 상기 가열파이프 내로 유입된 열분해 가스를 공기와 혼합하여 연소시킴으로써 상기 가열파이프에서 생성되는 연소열로 열분해실을 가열하는 동시에 가열파이프의 선단에 형성된 화구파이프를 통해 화염을 방사시키는 것을 특징으로 하는 폐타이어 열분해 장치에 관한 것이다.

본 발명은 폐타이어 투입구, 열분해실 및 화상을 포함하여 구성된 폐타이어 열분해 장치에 있어서, 상기 열분해실의 하부에 폐타이어와 접촉 가능하도록 형성되고 그 내부로 폐타이어의 열분해 가스가 유입되어 연소되는 가열파이프와, 상기 열분해실에서 생성된 열분해 가스를 상기 가열파이프로 안내하는 열분해 가스 안내통로와, 상기 가열파이프에 공기를 주입하기 위한 송풍기와, 상기 가열파이프를 예열시키기 위한 예열버너와, 상기 가열파이프의 일측에 형성되어 외부로 화염을 방출시키는 화구파이프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

폐타이어 열분해 장치{Waste tire pyrolysis device}

일반적으로 열분해는 가연성 폐기물로부터 오염 물질이 극히 적게 발생하는 방법으로 처리하여 에너지를 회수하는 기술로서 폐기물을 무산소 또는 저산소 분위기 중에서 고온(500∼1,000℃)으로 가열하여 수소, 메탄 등의 탄화수소 등으로 되는 가연성 가스를 생성시키는 분해 과정이다.

이러한 열분해는 소각에 비하여 분진이나 유해 가스 발생이 적으므로 2차 공해 물질의 발생량이 낮고 발생되는 가연성 가스를 연소시켜 폐열을 활용할 수 있는 잇점이 있다. 특히, 폐타이어에 대하여는 늘어나는 자동차 수요의 증대로 점점 발생량이 증가하여 이로 인한 환경 오염이 심각하므로 열분해 소각을 적극 추진하여 환경 오염도 줄이고 대체에너지 이용을 확대해 나가고 있다.

그러나 초기의 폐타이어 열분해 장치는 폐타이어를 열분해시키는 열분해실과 열분해 결과로 발생된 가연성 가스를 저장하는 저장탱크가 분리되어 있어 열분해실에서 생성된 가연성 가스를 저장탱크에 저장한 후, 필요시 저장탱크에서 뽑아 연소시키는 구조였으므로 가연성 가스가 폭발할 위험이 있었다.

도1 및 2에 도시된 종래의 폐타이어 열분해 장치는 초기의 단점을 보완하기 위해 저장탱크를 별도로 설치하지 않고 열분해실(110)에 열분해 가스 추출관(130)을 설치한 경우이다. 즉, 도면에서 보는 바와 같이, 상기 폐타이어 열분해 장치(100)는 열분해실(110)의 하부에 공기 및 점화버너 주입구(120)를 설치하여 적재된 폐타이어를 저산소 상태에서 불완전 연소시켜 자체의 연소열로 열분해실(110)을 고온으로 가열한다.

그리고 상기 열분해실(110)의 일측에 열분해 가스를 추출하기 위한 열분해 가스 추출관(130)을 형성하고 상기 열분해 가스 추출관(130)의 하단에 화구(140)를 직접 설치함으로써 열분해실(110)에서 발생된 가연성 가스를 상기 화구(140)에서 바로 연소시키도록 되어 있다. 이때, 상기 화구(140)에는 과잉공기를 공급하는 송풍기(150)와 착화버너(160)를 설치하여 유입된 열분해 가스를 연소시켜 화염을 발생시킨다.

이와 같이 종래의 폐타이어 열분해 장치(100)는 열분해실(110)의 내부온도를 폐타이어 자체의 연소열를 이용하고 열분해 가스를 별도의 저장탱크에 저장하지 않고 화구(140)를 직결시켜 연소시킴으로써 폭발의 위험이 없어 졌다.

그러나 이러한 종래 기술에 따른 폐타이어 열분해 장치(100)는 적재된 폐타이어를 불완전 연소시키기 위해 열분해실(110) 내부로 외부공기를 적정량 공급하여야 하는데, 실제 운전에서는 외부공기가 과소 또는 과잉으로 공급되는 경우가 많다. 예를 들어, 공기가 과잉으로 공급되는 경우 열분해실(110) 내부에서 많은 양의 폐타이어가 열분해 대신 연소가 일어나면서 과대한 연소열이 발생하게 된다. 이렇게 발생된 연소열 때문에 공기과잉 공급상태에서 장시간 운전할 경우 강판으로 제작된 열분해실 벽이 뒤틀리는 열변형이 일어나는 문제가 있다.

또한 이러한 열변형을 방지하기 위해 열분해실 내벽을 내화벽돌로 단열처리 하기도 하는데 이 경우 역시 내화벽돌이 차지하는 면적만큼 열분해실의 크기를 증가시켜야 하는 문제가 있다.

반대로 공기가 과소 공급되는 경우에는 열분해실 내부의 불씨가 약해지면서 열분해실 내부온도가 내려가 폐타이어 열분해 반응이 중단된다. 따라서 폐타이어 열분해 가스 생성량이 현저히 줄어들어 가스농도가 점화수준 이하로 낮아지게 되어 화구에서는 불길이 갑자기 꺼지면서 미 연소 가스가 배출되는 현상이 나타나는 문제가 있었다.

본 발명은 종래 기술에 따른 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서 본 발명의 주된 목적은 열분해실의 온도를 폐타이어에서 발생되는 열분해 가스를 연소시켜 가열할 수 있도록 열분해실의 하부에 가열파이프를 설치한 폐타이어 열분해 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 또한 폐타이어의 불완전 연소에 의해 생성된 열분해 가스를 가열파이프 내로 유입시켜 연소시킴으로써 가열파이프의 표면을 통해 열분해실 내부로 열이 전달되도록 하는 폐타이어 열분해 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 폐타이어의 불완전 연소에 의해 생성된 열분해 가스를 가열파이프 내에서 연소시켜 열분해실을 가열하는 동시에 상기 가열파이프 내의 화염과 공기의 일부를 열분해실 내부로 인입시켜 저산소 분위기로 가열하는 폐타이어 열분해 장치를 제공하는 것이다.

도1은 종래 기술에 따른 폐타이어 열분해 장치를 보여주는 종단면도,

도2는 종래 기술에 따른 폐타이어 열분해 장치를 보여주는 횡단면도,

도3은 본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치의 일 실시예를 보여주는 종단면도,

도4는 본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치의 일 실시예를 보여주는 횡단면도,

도5는 본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치의 예열버너 주입구에 설치된 화염역류방지수단를 보여주는 단면도,

도6은 본 발명에 따라 화염인입관이 형성된 폐타이어 열분해 장치를 보여주는 종단면도,

도7은 본 발명에 따라 화염인입관이 형성된 폐타이어 열분해 장치를 보여주는 횡단면도,

도8은 본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치의 화상을 보여주는 종단면도이다.

******* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *******

1 : 폐타이어 열분해 장치 10 : 열분해실

20 : 폐타이어 투입구 25 : 화상

30 : 열분해 가스 안내통로 33 : 열분해 가스 배출공

40 : 가열파이프 43 : 송풍기

45 : 예열버너 50 : 화구파이프

53 : 방출구 55 : 잔류가스 연소버너

60 : 화염인입관 70 : 화염역류방지수단

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 폐타이어 투입구, 열분해실 및 화상을 포함하여 구성된 폐타이어 열분해 장치에 있어서, 상기 열분해실의 하부에 폐타이어와 접촉 가능하도록 형성되고 그 내부로 폐타이어의 열분해 가스가 유입되어 연소되는 가열파이프와, 상기 열분해실에서 생성된 열분해 가스를 상기 가열파이프로 안내하는 열분해 가스 안내통로와, 상기 가열파이프에 공기를 주입하기 위한 송풍기와, 상기 가열파이프를 예열시키기 위한 예열버너와, 상기 가열파이프의 일측에 형성되어 외부로 화염을 방출시키는 화구파이프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또한 상기 가열파이프의 상부에 다수의 통공이 형성된 화염인입관을 수직되게 설치하여 상기 가열파이프 내의 화염과 공기의 일부를 상기 열분해실로 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 화구파이프에는 잔류가스 연소버너를 설치하여 미 연소 가스가 방출되는 것을 방지한다.

그리고 상기 예열버너가 설치되는 예열버너 주입관에는 회동판과 스톱퍼로 구성된 화염역류방지수단을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 상기 화상은 상기 가열파이프를 따라 계곡부가 형성되도록 절곡되어 폐타이어가 열분해 됨에 따라 점차 가열파이프 쪽으로 하강하도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 화구파이프는 그 선단에 직경이 작은 방출구가 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상부에 폐타이어 투입구가 설치되고 하부에 투입된 폐타이어를 지지하는 다공성 화상이 형성된 원통형 열분해실에 있어서, 상기 원통형 열분해실의 후방에 형성되며 다수의 관통공으로 이루어진 열분해 가스 배출구와, 상기 열분해 가스 배출구로부터 배출된 열분해 가스를 하방으로 안내하는 열분해 가스 안내통로와, 상기 열분해 가스 안내통로의 하단과 연통되고 상기 원통형 열분해실의 하부를 가로질러 상기 화상의 상부에 설치된 가열파이프와, 상기 열분해 가스 안내통로의 하단 후방에 설치되어 상기 가열파이프로 과잉 공기를 공급하는 송풍기와, 상기 가열파이프의 후방에 설치되어 상기 가열파이프를 예열시키는 예열버너와, 상기 가열파이프의 선단에 일체로 형성되어 상기 원통형 열분해실의 전방으로돌출되며 상기 열분해 가스의 화염이 배출되는 화구파이프와, 상기 화구파이프의 후방에 설치되어 상기 화구파이프로 유입된 미 연소 열분해 가스를 연소시키는 잔류가스 연소버너와, 상기 가열파이프의 중간에 수직으로 짧게 형성되어 열분해실로 화염과 공기를 주입하는 화염인입관을 포함하여 구성된다.

이에 따라 상기 예열버너가 상기 가열파이프를 예열시키면 상기 가열파이프는 고온으로 가열되어 외주면에 접촉되어 있는 폐타이어를 열분해 시킨다. 그리고 폐타이어로부터 생성된 열분해 가스는 열분해실의 일측에 설치된 열분해 가스 배출구와 열분해 가스 안내통로를 따라 상기 가열파이프로 이송된다.

이때 상기 가열파이프는 예열버너에 의해 점화온도 이상으로 가열되어 있고 송풍기에 의해 충분한 산소가 공급되므로 유입된 열분해 가스는 발화되어 화염을 생성한다. 상기 화염은 상기 가열파이프를 고온으로 가열하는 동시에 화구파이프를 통해 외부로 방사되어 에너지원으로 사용된다.

그리고 상기 가열파이프 내의 화염 및 공기의 일부는 상기 가열파이프의 상부에 형성된 화염인입관을 통해 상기 열분해실 내부로 인입되어 열분해실에 적재된 폐타이어를 저 산소 분위기에서 열분해 시킨다. 따라서 상기 열분해실은 고온상태를 유지하면서 미량의 산소와 화염이 지속적으로 진입되므로 열분해가 더욱 촉진된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치의 실시예를 상세히 설명한다.

먼저 도3 및 도4는 본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치(1)의 구조를 보여주기 위한 개략적인 단면도이다. 도면에서 보는 바와 같이, 참조번호 10은 소정의 크기로 절단된 폐타이어가 적재되어 무산소 또는 저 산소 상태에서 열분해되는 열분해실이다. 상기 열분해실(10)은 원통형의 밀폐체이며 상부에는 폐타이어를 투입하기 위한 투입구(20)가 설치되어 있고 하부에는 투입된 폐타이어를 지지하고 소각된 소각재를 배출시키도록 다수의 관통공(27) 형성된 화상(25)이 설치되어 있다. 그리고 참조번호29는 잔류하는 소각재를 수거하기 위한 소각재 배출구이다.

그리고 참조번호 30은 상기 열분해실(10)에서 생성된 열분해 가스를 일시 저장하거나 하부로 안내하기 위한 열분해 가스 안내통로이다. 상기 열분해 가스 안내통로(30)는 상기 열분해실(10)이 후방에 일체로 형성되며 상기 열분해실(10)의 일측벽에 형성된 다수의 열분해 가스 배출공(33)으로 구성된 열분해 가스 배출구(35)를 커버하도록 되어 있다. 따라서 열분해실(10)에서 발생된 열분해 가스는 상기 열분해 가스 배출구(35)와 열분해 가스 안내통로(30)를 통해 하방으로 이송되게 된다.

참조번호 40은 상기 열분해 가스 안내통로(30)의 하단과 연통되며 상기 열분해실(10)을 가로질러 설치된 가열파이프이다. 상기 가열파이프(40)의 후방에는 송풍기(43)가 설치되고 전방에는 열분해 가스의 화염이 방출되는 화구파이프(50)가 일체로 형성되어 있다. 따라서 상기 열분해 가스 안내통로(30)의 하부로 이동된 열분해 가스는 상기 송풍기(43)에 의해 공급된 공기와 혼합되어 상기 가열파이프(40) 내에서 연소되게 된다.

그리고 상기 가열파이프(40)의 후방 일측에는 예열버너(45)가 설치되어 있다. 상기 예열버너(45)는 상기 가열파이프(40)를 예열시켜 가열파이프(40)와 접촉되어 있는 폐타이어를 열분해시킨다. 즉, 상기 예열버너(45)가 가열파이프(40)를 가열시키면 상기 가열파이프(40)와 접촉되어 있는 폐타이어가 열분해되어 열분해 가스가 배출되기 시작한다. 그러면 상술한 열분해 가스 안내통로(30)를 통해 상기 가열파이프(40)로 유입되게 되는데, 이때 상기 가열파이프(40)는 예열버너(45)에 의해 충분히 가열되어 있고 상기 송풍기(43)에 의해 산소가 공급되어 있으므로 열분해 가스가 발화되어 화염을 생성한다.

이때 상기 화염은 상기 가열파이프(40)의 후방에서 발생되므로 상기 가열파이프(40)를 고온으로 가열시키고 전방의 화구파이프(50)를 통해 외부로 분사되어 보일러나 건조기의 에너지원으로 사용되게 된다. 이에 따라 상기 가열파이프(40)는 더욱 가열되어 열분해실(10)의 열분해를 증대시킴으로써 폐타이어 열분해 장치(1)가 본격적으로 가동되게 된다. 이때 상기 예열버너(45)는 작동을 중지시켜도 열분해 가스의 연소열만으로 폐타이어를 열분해시킬 수 있다.

한편 상기 화구파이프(50)는 상기 열분해실(10)로부터 외부로 돌출되어 있고 그 단부에는 직경이 축소된 방출구(53)가 일체로 형성되어 있다. 상기 방출구(53)은 직경이 축소되어 열분해 가스의 농도를 증대시킴으로써 연소 효율을 향상시킨다.

또한 상기 화구파이프(50)의 후방에는 잔류가스 연소버너(55)가 설치되어 열분해장치의 가동이 종료되어 화염방출이 중단되었을 때 소량의 미 연소 열분해 가스를 소각시킴으로써 미 연소 열분해 가스가 방출되는 것을 방지한다.

한편, 상기 가열파이프(40)내에서 열분해 가스가 연소되어 열분해가 본궤도에 오르면 상기 예열버너(45)는 상기 가열파이프(40)로부터 제거된다. 이때 도5에서 보는 바와 같이, 상기 예열버너(45)의 점화봉이 후방으로 이동되면 상기 예열버너 주입관(49)의 상부에 힌지 결합되어 있던 회동판(73)이 하방으로 회동되어 예열버너 주입관(49)의 하부에 돌출되어 있는 스톱퍼(75)에 의해 지지된다. 이때 상기 회동판(73)은 예열버너 주입관(49)의 단면과 유사한 형태이므로 상기 예열버너 주입관(49)을 폐쇄시키게 된다. 이에 따라 상기 가열파이프(40)에서 역류되는 화염을 차단하여 예열버너(45)가 손실되는 것을 방지한다. 반면에 상기 예열버너(45)의 점화봉을 가열파이프(40)쪽으로 진입시키면 상기 회동판(73)은 안쪽으로 회동되어 예열버너용 주입관(49)의 상부에 위치되게 된다.

한편 도6 및 7은 본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다. 도면에서 보는 바와 같이, 본 실시예는 상기 가열파이프(40)의 상부에 화염인입관(60)이 더 형성되어 있다. 상기 화염인입관(60)은 상부가 밀폐된 원통으로 상기 가열파이프(40)의 상부에 일체로 형성되어 있다. 그리고 상기 화염인입관(60)에는 다수의 관통공(63)이 통공되어 상기 가열파이프(40)내의 화염 및 공기의 일부를 상기 열분해실(10)의 내부로 인입시킨다. 이와 같이, 본 발명은 화염 및 공기의 일부를 열분해실(10) 내로 직접 인입시킴으로써 열분해실에 많은 열을 공급하고 미량의 산소를 균일하게 공급함으로써 열분해가 촉진된다.

한편, 도8은 본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치(1)의 또 다른 실시예로서 특히 열분해실(10)의 하부에 설치되는 화상(25)을 보여주는 단면도이다. 도면에서보는 바와 같이, 상기 화상(25)은 상기 가열파이프(40)를 따라 계곡부가 형성되도록 절곡되어 있다. 따라서 상기 가열파이프(40) 위에 적재된 폐타이어는 열분해됨에 따라 점차 하강되어 가열파이프(40) 쪽으로 내려오기 때문에 상기 가열파이프(40)의 열이 폐타이어로 쉽게 전달되게 되어 열분해 효율이 증대된다.

본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치는 폐타이어에서 발생되는 열분해 가스를 연소시켜 열분해실을 가열하므로 에너지를 절감할 수 있다.

본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치는 열분해실의 하부에 설치된 가열파이프를 통해 열분해실을 가열함으로써 열분해 가스 및 화염에 분진이나 이물질이 포함되지 않는 효과가 있다.

본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치는 가열파이프의 상부에 설치된 화염인입관에 의해 가열파이프 내의 화염 및 공기의 일부를 열분해실 내부로 인입시키므로 화염과 공기량이 항상 일정하여 공기의 과잉 또는 과소 공급문제가 해결되는 한편 열분해실의 온도를 높여 열분해 속도를 촉진하는 효과가 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 폐타이어 열분해 장치는 화염 및 공기가 일정하게 공급되므로 열분해 장치의 운전이 매우 용이하게 되는 효과가 있다.

Claims

폐타이어 투입구, 열분해실 및 화상을 포함하여 구성된 폐타이어 열분해 장치에 있어서,

상기 열분해실의 하부에 폐타이어와 접촉 가능하도록 형성되고 그 내부로 폐타이어의 열분해 가스가 유입되어 연소되는 가열파이프와,

상기 열분해실에서 생성된 열분해 가스를 상기 가열파이프로 안내하는 열분해 가스 안내통로와,

상기 가열파이프에 공기를 주입하기 위한 송풍기와,

상기 가열파이프를 예열시키기 위한 예열버너와,

상기 가열파이프의 일측에 형성되어 외부로 화염을 방출시키는 화구파이프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐타이어 열분해 장치.
제1항에 있어서, 상기 가열파이프의 상부에는 다수의 통공이 형성된 화염인입관을 수직하게 설치하여 상기 가열파이프 내의 화염과 공기의 일부를 상기 열분해실로 공급하는 것을 특징으로 하는 폐타이어 열분해 장치.
제1항에 있어서, 상기 화구파이프에는 잔류가스 연소버너를 설치하여 미 연소 가스가 방출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 폐타이어 열분해 장치.
제1항에 있어서, 상기 화구파이프는 그 선단에 직경이 좁은 방출구가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 폐타이어 열분해 장치.
제1항에 있어서, 상기 예열버너가 설치되는 예열버너 주입관에는 회동판과 스톱퍼로 구성된 화염역류방지수단이 형성된 것을 특징으로 하는 폐타이어 열분해 장치.
제1항에 있어서, 상기 화상은 상기 가열파이프를 따라 계곡부가 형성되도록 절곡되어 폐타이어가 열분해 됨에 따라 점차 가열파이프 쪽으로 하강하도록 한 것을 특징으로 하는 폐타이어 열분해 장치.
상부에 폐타이어 투입구가 설치되고 하부에 투입된 폐타이어를 지지하는 다공성 화상이 형성된 원통형 열분해실에 있어서,

상기 원통형 열분해실의 후방에 형성되며 다수의 관통공으로 이루어진 열분해 가스 배출구와,

상기 열분해 가스 배출구로부터 배출된 열분해 가스를 하방으로 안내하는 열분해 가스 안내통로와,

상기 열분해 가스 안내통로의 하단과 연통되고 상기 원통형 열분해실의 하부를 가로질러 상기 화상의 상부에 설치된 가열파이프와,

상기 열분해 가스 안내통로의 하단 후방에 설치되어 상기 가열파이프로 과잉공기를 공급하는 송풍기와,

상기 가열파이프의 후방에 설치되어 상기 가열파이프를 예열시키는 예열버너와,

상기 가열파이프의 선단에 일체로 형성되어 상기 원통형 열분해실의 전방으로 돌출되며 상기 열분해 가스의 화염이 배출되는 화구파이프와,

상기 화구파이프의 후방에 설치되어 상기 화구파이프로 유입된 미 연소 열분해 가스를 연소시키는 잔류가스 연소버너와,

상기 가열파이프의 중간에 수직으로 짧게 형성되어 열분해실로 화염과 공기를 주입하는 화염인입관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐타이어 열분해 장치.