KR100368938B1 - 폐기물용열분해장치 - Google Patents

폐기물용열분해장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100368938B1
KR100368938B1 KR10-2000-7010510A KR20007010510A KR100368938B1 KR 100368938 B1 KR100368938 B1 KR 100368938B1 KR 20007010510 A KR20007010510 A KR 20007010510A KR 100368938 B1 KR100368938 B1 KR 100368938B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
waste
heating chamber
gas
carbon
Prior art date
Application number
KR10-2000-7010510A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010052218A (ko
Inventor
다카하시히로유키
다카하시기요에
Original Assignee
가부시키가이샤 교와코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 교와코포레이션 filed Critical 가부시키가이샤 교와코포레이션
Publication of KR20010052218A publication Critical patent/KR20010052218A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100368938B1 publication Critical patent/KR100368938B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B19/00—Heating of coke ovens by electrical means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • F23G5/0276—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage using direct heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • F23G5/10—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/508—Providing additional energy for combustion, e.g. by using supplementary heating
    • F23G2900/51001—Providing additional energy for combustion, e.g. by using supplementary heating using arc discharge electrodes to provide heat

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명의 폐기물용열분해장치는, 폐기물을 가열하는 가열실과, 상기 폐기물을 상기 가열실내에 도입하는 도입구와, 상기 가열실내에 설치된 적어도 한 쌍의 전극과, 전압이 인가되면 방전을 생기도록 상기 전극사이에 개재된, 탄소를 주성분으로 하는 복수의 발광발열체용구체로 이루어지는 발광발열체와, 상기 폐기물이 열분해된 분해가스를 상기 가열실 밖으로 배출하는 배기구를 구비함과 동시에, 상기 가열실내를 무산소상태 또는 진공상태로 하는 무산소상태화수단 또는 감압수단을 구비하고 있고, 상기 발광발열체용구체가 무산소상태 하 또는 진공상태 하에 놓여져 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 거의 모든 폐기물을, 약 3000℃ 이상의 고온에 의해, 매진, 염화수소 등의 염소화합물, NOx 등의 질소화합물, 다이옥신 등과 같은 유해물질을 발생시키는 일없이 무해한 저분자량물질로 열분해한다, 염가인 폐기물용열분해장치를 제공할 수 있는 것이다.

Description

폐기물용열분해장치{THERMAL DECOMPOSER FOR WASTE}
현대사회에서는, 방대한 양의 폐기물이 매일매일 배출되고 있고, 그 처리가 큰 문제로 되어있다. 폐기물에는 일반폐기물, 산업 폐기물, 의료폐기물 등의 여러 가지의 종류가 있고, 많은 것은 소각 또는 매립에 의하여 처리되어 있지만, 상기 2개의 처리방법은 몇 개의 문제점을 갖고 있다.
소각처리의 최대의 문제점은, 폐기물을 소각함에 의해 유해물질이 생성한다는 것이다. 소각처리에 있어서는, 공기를 공급하여 폐기물을 연소시켜 처리하고 있기 때문에, 매진(煤塵), 이산화탄소, NOx 등의 질소화합물 등의 유해물질이 생성되고, 배기 가스와 같이 배출된다. 또한, 그 연소온도가 700∼800℃ 정도의 온도인 것부터, 양의 다소에 관계없이 반드시 유해한 다이옥신이 생성된다는 성질을 갖고 있다. 그 때문에, 다이옥신을 함유하는 배기 가스나 재가 생성된다는 문제점이 있었다.
배기 가스중의 유해물질의 함유량의 규제가 세계적으로 행하여지고 있지만, 특히, 다이옥신에 관해서는, 그 독성이 대단히 강하고, 인체에 대하여 장기적으로 악영향을 미치게 하는 점 때문에, 엄격한 배출규제가 행하여지고 있다.
따라서, 다이옥신의 생성을 방지하기 위하여, 주로 이하와 같은 대책이 마련되어 있었다.
(1)다이옥신을 생성하지 않은 폐기물과, 다이옥신을 생성하는 폐기물을 분별하여, 다이옥신을 생성하지 않은 것만을 소각처리한다.
(2)배기 가스 중에 함유하는 다이옥신을 제거하는 장치를 소각로에 부착한다.
(3)다이옥신이 생성되기 어려운 고온에서 폐기물을 연소하는 소각로(이후, 고온소각로라고 기재함)를 사용한다.
그러나, 상기 (1)방법은, 폐기물을 분별하는 수고나 비용이 든다는 문제점이 있다. 또한, 분별을 완전히 행하는 것은 실질적으로 불가능하며, 소량의 다이옥신의 생성은 피할 수 없다.
또한, 상기 (2)방법은, 다이옥신을 완전히 제거할 수 있는 장치가 현상으로서는 실용화되어 있지 않기 때문에, 다이옥신대책으로서는 불충분하였다. 그 때문에, 배기 가스 중에 포함되는 다이옥신을 연소시키기 위한 2차소각로, 다이옥신이 재생성되지 않도록 배기 가스를 급냉하는 냉각장치, 및 배기 가스 중에 잔존하고 있는 다이옥신을 제거하는 버그필터를 소각로에 설치한다는 방법이 많이 채용되고있었다. 그러나, 이와 같이 복수의 장치를 조합하여 설치하는 것은, 비용이 많이 들고, 또한, 소각로의 복잡화를 초래하고 있었다.
또한, 전술한 바와 같이 배기 가스 중에는 다이옥신 이외에도 복수의 유해물질이 포함되어 있다. 그 모두를 제거하기 위해서는, 상기 유해물질을 제거하기 위한 복수의 장치를 소각로에 부착하지 않으면 안된다. 그 때문에, 고비용이 되는, 소각로의 구조가 복잡화되는 등의 문제점을 갖고 있었다.
또한, 상기 (3)의 방법은, 상기 고온소각로가 비싸기 때문에, 종래의 소각로를 폐기하여 상기 고온소각로를 신설하는 것은 용이하지 않다는 문제점이 있다. 또한, 현재 실용화되어 있는 상기 고온소각로를 사용하더라도, 미량의 다이옥신의 생성을 완전히 방지하는 것은 곤란하다.
또한, 소각처리에는, 상기 유해물질의 생성이외에도 문제점이 있다. 통상, 폐기물 중에는 금속이나 유리등의 불연성의 재질의 것도 포함되어 있다. 따라서, 그대로 소각처리하면 불연소 잔사(殘渣)가 생성하고, 소각로로부터 제거하는 작업이 필요하여 지고, 그 손이 많이 간다. 또한, 재질별로 분리, 분별하여 각각 처리하는 것은, 그 수고나 비용을 생각하면 곤란하다.
또한, 산업 폐기물이나, 자동차나 가전제품 등을 파쇄한 슈레더 더스트 등과 같은, 거의 대부분이 불연성의 재질로 이루어지는 폐기물도 있다. 이러한 폐기물은 소각처리에는 적합하지 않다.
한편, 폐기물의 별도의 처리법으로서 매립이 있다. 그러나, 매립처리에 관해서도, 매립처리하는 장소의 확보가 곤란하게 되어 가는 추세이고, 또한, 폐기물중의 화학물질이 흙 속에서 복합하여 새로운 화학물질(유해물질)을 재합성할 가능성이 있다는 문제점을 갖고 있다. 또한, 납 등 유해한 중금속이나 다이옥신 등의 유해한 화학물질을 함유하는 폐기물은, 강우 등에 의해 상기 중금속이나 상기 화학물질이 용출하여, 토양, 하천, 지하수 등을 오염하고(토양오염, 수질오염) 커다란 환경 파괴를 야기할 우려가 있다는 큰 문제점이 있다.
또한, 폐기물의 중에는, PCB나 다이옥신 등과 같이, 적당한(효율적이고 안전한) 처리방법을 찾아내지 못하고 있어, 축적 보관할 수밖에 방법이 없는 것도 있다. 이러한 폐기물은, 보관 중에도 누출 등에 의한 환경오염의 우려가 있어, 조급한 대책이 요구되고 있었다.
상기와 같은 여러 가지의 문제점을 해결하기 위해서, 상기 유해물질을 생성하지 않고, 모든 폐기물을 처리하는 것이 가능한 처리장치가 요구되고 있다. 예컨대, 폐기물을 연소시키는 일없이 고온으로 열분해시키는 등의 장치이다. 그러나, 모든 폐기물을 열분해시키도록 고온을 효율적으로 얻는 것이 곤란하기 때문에, 실용화에는 이르고 있지 않다.
본 발명은, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하여, 거의 모든 폐기물을, 매진, 염화수소 등의 염소화합물, NOx 등의 질소화합물, 다이옥신 등과 같은 유해물질을 발생시키는 일없이 열분해처리하고, 염가인 폐기물용열분해장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[발명의 개시]
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 다음과 같은 구성으로 이루어진다.즉, 본 발명은, 폐기물을 가열하는 가열실과, 상기 폐기물을 상기 가열실내에 도입하는 도입구와, 상기 가열실내에 설치된 적어도 한 쌍의 전극과, 전압이 인가되면 방전을 발생시키도록 상기 전극사이에 개재된, 탄소를 주성분으로 하는 복수의 발광발열체용구체로 이루어지는 발광발열체와, 상기 폐기물이 열분해된 분해가스를 상기 가열실외에 배출하는 배기구를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성으로부터, 상기 발광발열체용구체의 사이에서 방전이 생긴다. 이 방전부분의 온도는 3000℃ 정도의 고온이기 때문에, 이 고온에 의해, 고비점의 금속을 제외하고, PCB도 포함하여 거의 모든 폐기물을, 다이옥신 등의 상기 유해물질을 생성하지 않고, 무해한 저분자량물질에 열분해할 수 있다.
따라서, 통상의 소각처리로서는 처리할 수 없는 불연성의 폐기물을 함유하는 폐기물이더라도, 분해, 분별하지 않고 한번에 열분해처리하는 것이 가능하다. 또한, 소각처리하면 다이옥신을 생성할 가능성이 있는 폐기물을 함유하는 경우라도, 분별하지 않고 열분해처리하는 것이 가능하다. 따라서, 폐기물의 처리에 큰 시간이나 비용을 필요로 하지 않는다.
또한, 열분해처리 후에는 잔사가 거의 생성되지 않기 때문에, 생성된 잔사를 제거하는 작업도 필요 없다.
또한, 폐기물을 소각처리함에 의해 생성한 다이옥신을 함유하고 있는 잔류물이나, PCB 등과 같이 적당한 처리방법이 발견되지 않고, 축적보관할 수밖에 방법이 없던 폐기물도, 마찬가지로 무해한 저분자량물질에 열분해처리할 수가 있다.
이와 같이 본 발명은, 약 3000℃ 라는 지극히 높은 온도를, 효율적이고 안정되게 발생시켜, 그것을 유지하는 것을 가능하게 함으로써, 실현한 것이다.
또, 상기 방전부분의 온도는 3000℃ 정도의 고온이지만, 그곳에서 수십 cm 떨어진 위치의 온도는 약 200℃ 이하이다. 따라서, 상기 폐기물용열분해장치의 내벽이나 외벽은, 간소한 구조라도 충분히 3000℃ 정도의 고온을 유지하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 폐기물용열분해장치는, 그 구조가 단순하며, 염가로 제조할 수 있게 된다.
또한, 열분해에 의해 생성한 저분자량물질은, 약 3000℃에서 약 200℃ 이하로 급냉되는 것이 된다. 서서히 냉각된 경우는, 다이옥신이 생성하기 쉬운 온도로 상기 저분자량물질이 놓여져 있는 시간이 길어지게 되고, 냉각 중에 다이옥신이 재생성되는 경우가 있으나, 상기한 바와 같이 상기 저분자량물질이 급냉되기 때문에, 다이옥신이 재생성될 가능성이 거의 없다.
또한, 상기 폐기물용열분해장치는 상기 가열실내를 무산소상태로 하는 무산소상태화수단을 구비하고 있어, 상기 발광발열체용구체가 무산소상태하에 놓여져 있는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 상기 발광발열체용구체가 산화열화하기 어렵고, 상기 발광발열체용구체가 변형하여 방전의 효율이 저하하는 경우가 일어나기 어렵기 때문에, 상기 발광발열체용구체를 장기간에 걸쳐 사용하는 것이 가능하다. 예컨대, 상기 발광발열체용구체가 구형인 경우는, 방전의 효율이 대단히 양호하지만, 산화열화에 의해 변형하면 방전의 효율이 저하할 가능성이 있다. 또, 본 발명에 있어서의 무산소상태란, 산소농도가 공기중의 산소농도이하의 상태를 의미한다.
산소농도는 낮을수록 바람직하지만, 공기중의 산소농도 이하이면, 문제없다.산소농도가 공기중의 산소농도를 넘는 값이 되면, 상기 발광발열체용구체가 산화열화하기 쉽게 된다.
또한, 상기 폐기물용열분해장치는 상기 가열실내를 진공상태로 하는 감압수단을 구비하고 있고, 상기 발광발열체용구체가 진공상태하에 놓여지는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 방전의 효율이 양호하고, 고온이 얻어지기 쉽다. 또한, 적은 전력으로 고온을 얻을 수 있고, 상기 폐기물용열분해장치의 운전비용이 저렴하다. 또한, 상기 무산소상태하에 놓여진 경우와 마찬가지로, 상기 발광발열체용구체가 열화하기 어렵고, 장기간에 걸친 사용이 가능하다. 또한, 진공상태하에서는, 분자의 존재밀도가 낮기 때문에, 분해된 분자끼리의 재결합에 의해 새로운 화학물질이 생성되기 어렵다고 하는 이점이 있다. 또, 본 발명에 있어서의 진공상태란, 진공도가 대기압 미만인 상태를 의미한다.
진공도는 높을수록 바람직하지만, 중진공(10-2이상 10 Pa 미만)이면 충분하며, 저진공(10 Pa이상 대기압 미만)이라도 지장이 없다.
또한, 상기 발광발열체용구체는, 목탄, 흑연, 및 탄소복합재료로부터 뽑힌 적어도 한 종류로 구성할 수 있다. 상기 목탄의 예로서는, 비장탄(備長炭) 등을 들 수 있다. 단지, 목탄이나 흑연 등과 같은 탄소류는, 그 표면 및 내부에 다수의 세공을 갖고 있어, 그 세공 내에 기체를 흡착하고 있다. 그 때문에, 고온 하에서는 상기 흡착한 기체를 방출한다는 문제점이 있다. 따라서, 목탄이나 흑연 등과 같은 탄소류에는, 상기 세공을 막는 등의, 기체의 흡착을 방지하는 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광발열체용구체는, 불침투성을 갖는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 물질의 흡착성이 낮기 때문에, 사용 시에 상기 유해물질을 흡착하거나, 흡착하고 있는 기체를 사용 시에 방출하는 등의 문제를 발생시킬 우려가 적다. 또한, 상기 유해물질 등의 화학물질에 의한 열화나, 산화에 의한 열화를 일으키기 어렵기 때문에, 상기 발광발열체용구체를 장기간에 걸쳐 사용하는 것이 가능하다.
또한, 상기 발광발열체용구체를 구형으로 하는 것이 바람직하다. 상기 발광발열체용구체의 사이에서 효율적으로 방전이 생기기 위해서는, 상기 발광발열체용구체 끼리 점접촉하고 있는 것이 바람직하고, 선접촉이나 면접촉으로서는 많은 통전이 생겨, 방전의 효율이 저하하여 버린다. 따라서, 상기 발광발열체용구체를 구형이라고 하면, 상기 발광발열체용구체끼리의 접촉형태가 반드시 점접촉이 되기 때문에, 방전이 효율적으로 행하여져 고온이 쉽게 얻어지고 또한, 상기 폐기물용열분해장치의 운전비용을 염가로 할 수 있다.
또한, 상기 발광발열체용구체는, 장기간에 걸쳐 사용하고 있으면 상기 방전이나 산화 등에 의해 열화하여, 형상이 변형할 가능성이 있다. 특히, 상기 방전이 생기는 부분이 특정한 개소에 집중하고 있으면, 그 개소의 열화가 커지기 쉽다. 그러나, 상기 발광발열체용구체가 구형이면 상기 방전의 작용에 의해 상기 발광발열체용구체가 회전하기 때문에, 상기 방전이 생기는 부분이 특정한 개소에 집중하기 어렵고, 남김없이 전체적으로 상기 방전이 생길 가능성이 높다. 따라서, 상기 발광발열체용구체가 열화나 변형을 일으키더라도 형상이 구형대로 유지되기 때문에, 상기 방전의 효율이 저하할 가능성이 낮아 바람직하다.
또, 상기 발광발열체용구체 끼리의 접촉형태가 점접촉이면, 상기 발광발열체용구체는 12면체, 20면체 등의 다면체라도 지장이 없고, 본 발명에 있어서의 구형에는 다면체도 포함된다. 단지, 상기 발광발열체용구체는 완전 구형인 것이, 보다 바람직하다.
또한, 상기 폐기물을 상기 발광발열체용구체에 꽉 눌러 접촉시키는 압접수단을, 상기 가열실내에 구비한 구성으로 할 수 있다.
이와 같은 구성으로 하면, 상기 폐기물은 상기 발광발열체용구체의 방전부분과 효율 좋게 접촉할 수 있다. 따라서, 상기 폐기물은 3000℃ 정도의 고온에서 효율 좋게 가열되기 때문에, 폐기물이 열분해되는 효율을 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 상기 폐기물용열분해장치를, 활성탄 및 목탄의 적어도 한쪽으로부터 구성되고 또한 상기 분해가스가 통기하는 필터를 더욱 구비한 구성으로 할 수 있다.
그렇게 하면, 상기 분해가스에 탄화수소나 중금속, 혹은 미분해의 유해물질이 포함되어 있는 경우라도, 상기 필터에 의해 그것들을 흡착하여, 상기 폐기물용열분해장치의 외부에 중금속 등을 배출하는 것을 방지할 수가 있다.
또한, 상기 가열실내의 압력을 측정하는 진공계와, 해당 진공계의 측정치에 의해 상기 가열실내의 압력을 소정값으로 조정하는 압력조정수단을 구비한 구성으로 할 수 있다.
이러한 구성으로 하면, 상기 가열실내를 자동적으로 최적의 압력으로 조정할수가 있다.
또한, 상기 가열실의 내벽 중 적어도 상기 발광발열체용구체가 접촉하는 부분과 상기 발광발열체용구체와의 사이에, 탄소를 주성분으로 하는 개재재료를 구비한 구성으로 할 수 있다. 이러한 구성으로 하면, 상기 가열실의 내벽이 고온의 상기 발광발열체용구체와 접촉하지 않기 때문에, 열에 의한 열화가 생기기 어렵고 내벽의 내구성이 비싸게 된다.
상기 개재재료의 재질로서는, 불침투성흑연 등의 탄소재를 들 수 있고, 또한, 그 형상은 특히 한정되는 것이 아니라, 판형상, 봉 형상 등을 들 수 있다.
또한, 상기 가열실의 내벽 중 적어도 상기 발광발열체용구체가 접촉하는 부분을, 질화붕소(BN), 니오브(Nb), 탄화규소(SiC), 탄화붕소(BxCy), 산화마그네슘 (Mg0), 산화하프늄(HfO), 이산화하프늄(HfO2), 및 산화베릴륨알루미늄(Al2BeO4, BeO·Al2O3)으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하는 부정형내화물로 구성하더라도 좋다.
이러한 구성이면, 부정형내화물의 내열성이 높고, 3000℃ 정도의 고온에 견디기 때문에, 상기 가열실의 내벽의 열화가 적다.
특히, 질화붕소는 융점이 3000℃로 높기 때문에, 이것을 함유하는 부정형내화물은 내열성이 우수하고, 상기 가열실의 내벽이 열에 의해 열화나 융해를 일으킬 가능성이 낮다. 또한, 고온에서의 전기절연성이 양호하므로, 접촉하는 발광발열체용구체와 통전하는 일이 없다.
또한, 니오브, 탄화규소를 첨가하면 고온에서의 강도가 향상한다. 또한, 탄화붕소에는 2성분계로서 여러 가지의 화합물이 있지만, 이것을 함유하는 부정형내화물은 밀도가 작고 강도가 우수하다. 또한, 산화하프늄을 함유하는 부정형내화물은 내식성이 우수하고, 산화마그네슘을 함유하는 부정형내화물은, 내열성, 내화성이 우수하다.
또한, 상기 전극의 적어도 일부를 봉형상 또는 각형상(뿔 형상)으로 하여, 상기 발광발열체용구체로 둘러싼 구성으로 할 수 있다. 이러한 구성으로 하면, 상기 방전의 효율이 보다 양호하여 진다.
또한, 액체형상의 폐기물을 상기 가열실내에 도입하는 도입관을 구비한 구성으로 할 수 있다.
또한, 상기 분해가스 중에 잔존하는 유해물질을 열분해하여 상기 분해가스를 무해화하는 분해가스 무해화장치를 구비함과 동시에, 해당 분해가스 무해화장치는, 상기 분해가스를 가열하는 분해가스가열실과, 상기 분해가스를 상기 분해가스가열실내에 도입하는 분해가스도입구와, 상기 분해가스가열실내에 설치된 적어도 한 쌍의 제2전극과, 전압이 인가되면 방전이 생기도록 상기 제2전극사이에 개재된, 탄소를 주성분으로 하는 복수의 제2발광발열체용구체로 이루어지는 제2발광발열체와, 상기 분해가스가 무해화된 무해화가스를 상기 분해가스가열실외에 배출하는 무해화가스배기구와, 활성탄 및 목탄의 적어도 한쪽으로 구성되고 또한 상기 무해화가스가 통기하는 필터를 구비한 구성으로 할 수 있다.
이러한 구성으로부터, 상기 분해가스 무해화장치의 상기 제2발광발열체용구체의 사이에서 방전이 생긴다. 이 방전부분은 3000℃ 정도의 고온이기 때문에, 이 고온에 의해, 상기 분해가스에 탄화수소화합물이나 상기 유해물질이 포함되어 있는 경우라도, 상기 분해가스 무해화장치에 의해 그것들을 완전히 열분해하여, 상기 분해가스를 무해화할 수 있다. 따라서, 상기 유해물질을 상기 폐기물용열분해장치의 외부에 배출할 가능성이 거의 없다.
또한, 상기 분해가스 무해화장치가, 상기 분해가스가열실내의 압력을 측정하는 제2진공계 및 해당 제2진공계의 측정치에 의해 상기 분해가스가열실내의 압력을 소정값으로 조정하는 제2압력조정수단, 상기 분해가스가열실의 내벽 중 적어도 상기 제2발광발열체용구체가 접촉하는 부분과 상기 제2발광발열체용구체와의 사이에 구비된 탄소를 주성분으로 하는 제2개재재료, 적어도 상기 제2발광발열체용구체가 접촉하는 부분이, 질화붕소, 니오브, 탄화규소, 탄화붕소, 산화마그네슘, 산화하프늄, 이산화하프늄, 및 산화베릴륨알루미늄로부터 선택된 적어도 1종을 함유하는 부정형내화물로 구성된 상기 분해가스가열실의 내벽, 및 상기 제2발광발열체용구체로 둘러싸인, 적어도 일부가 봉형상 또는 뿔형상의 제2전극, 중 적어도 하나를 구비하고 있어도 좋다.
본 발명은, 수지 등의 고분자계폐기물을 비롯하는 일반폐기물, 산업 폐기물, 감염성의 의료폐기물, PCB, 폐유 등의 화학물질 등의 여러 가지의 폐기물을, 유해물질을 포함하는 가스를 발생시키는 일없이 열분해처리하는 폐기물용열분해장치에 관한 것이다.
도 1은, 제 1 실시형태의 폐기물용열분해장치의 사시도이다.
도 2는, 도 1의 폐기물용열분해장치의 A-A 선단면도이다.
도 3은, 도 1의 폐기물용열분해장치의 B-B 선단면도이다.
도 4는, 발광발열체에 있어서의 방전의 모양을 설명하는 개념도이다.
도 5는, 제 1 실시형태의 변형예를 나타내는 종단면도이다.
도 6은, 제 1 실시형태의 변형예를 나타내는 수평단면도이다.
도 7은, 제 2 실시형태의 폐기물용열분해장치의 종단면도이다.
도 8은, 도 7의 폐기물용열분해장치의 C-C 선단면도이다.
도 9는, 제 3 실시형태의 폐기물용열분해장치의 사시도이다.
도 10은, 도 9의 폐기물용열분해장치의 부분수평단면도이다.
도 11은, 제 4 실시형태의 폐기물용열분해장치의 종단면도이다.
도 12는, 도 11의 폐기물용열분해장치의 D-D 선단면도이다.
도 13은, 제 5 실시형태의 폐기물용열분해장치의 종단면도이다.
도 14는, 제 6 실시형태의 폐기물용열분해장치에 있어서의 가열실의 하부의 종단면도 및 수평단면도이다.
도 15는, 제 7 실시형태의 폐기물용열분해장치의 종단면도이다.
도 16은, 발광발열체유니트의 가대의 사시도이다.
도 17은, 개재재료를 고정한 가대의 측면도 및 평면도이다.
도 18은, 뿔형상전극을 부착한 카본전극의 사시도이다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
본 발명에 관한 폐기물용열분해장치의 실시형태를, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 설명에 있어서의 「상」, 「하」, 「전」, 「후」, 「좌」, 「우」 등의 방향을 나타내는 용어는, 특별히 양해가 없는 한, 설명의 편의상, 각 도면에 있어서의 각각의 방향을 의미하는 것이다.
또, 본 발명은 이하에 설명하는 실시형태에만 한정되는 것은 아니다.
(제 1 실시형태)
도 1은, 제 1 실시형태의 폐기물용열분해장치(1)의 외관을 나타내는 사시도, 도 2는 도 1의 A-A 선에 있어서의 종단면도, 도 3은 도 1의 B-B 선에 있어서의 종단면도이다.
내부에 가열실(10)을 구비한 폐기물용열분해장치(1)는, 폐기물을 가열실(10)내에 도입하기 위한 도입구(20)를 그 전면(도 3에 있어서는 좌측면)에 구비하고 있고, 폐기물이 열분해되어 생성한 분해가스를 가열실(10)밖으로 배출하는 배기구 (21)를 그 뒷면(도 3에 있어서는 우측)에 구비하고 있다. 도입구(20)는 문(22)에 의해 개폐가능하고, 닫을 때에는 가열실(10)내의 기밀성이 유지되게 되어 있다.
폐기물용열분해장치(1)의 외벽(11)은 4층구조로 되어 있고, 안층으로부터 내화 콘크리트(13a), 철판(12a), 내화 콘크리트(13b), 내열도료를 피복한 철판(12b)으로 구성되어 있다. 또, 가장 안층의 내화 콘크리트(13a)의, 후술하는 발광발열체용구체(40)의 아래쪽으로 위치하는 부분은, 내열내화벽돌(14)로 대체되고 있다. 내열내화벽돌(14)의 이음매 부분에는 내화 콘크리트 등의 부정형내화물이 충전되어 있고(도시하지 않음), 가열실(10)의 기밀성이 높아지고 있다.
가열실(10)내는 후술과 같이 3000℃ 정도의 고온이 되지만, 발광발열체용구체(40)로부터 수십 센티미터 떨어진 위치의 온도는 200℃ 이하인 것, 및 가열실 (10)내는 무산소상태 또는 진공상태이기 때문에 열전도가 적은 것부터, 외벽(11)의 구성은 이러한 간단한 것이라도 충분하다.
내화 콘크리트(13a)에서 둘러싸인 직방체형상의 공간은, 기밀성의 가열실 (10)을 형성하고 있고, 도입구(20)로부터 도입된 폐기물이 해당 가열실(10)내에서 가열, 열분해되어, 생성한 분해가스가 배기구(21)로부터 배출되는 구조로 되어있다.
가열실(10)의 하부에는, 흑연 등의 탄소재로 이루어지는 구형의 발광발열체용구체(40)가 다수 충전되어 있고, 발광발열체(41)를 구성하고 있다. 발광발열체용구체(40)는 구형이기 때문에, 인접하는 발광발열체용구체(40)와는 서로 점접촉하고 있다. 또한, 이 발광발열체용구체(40)의 구성이나 제법에 있어서는, 뒤에 상술한다.
가열실(10)의 양측면의 하부에는, 한 쌍의 전극을 구성하는 2장의 판형상의 카본전극(30,30)이 배설되어 있고, 발광발열체용구체(40)가 2장의 카본전극(30,30)의 사이에 개재된 구조로 되어있다. 해당 카본전극(30,30)에는 탄소봉(31,31)이 부착되고, 탄소봉(31)은 외벽(11)을 관통하여 폐기물용열분해장치(1)의 외부에 돌출되어 있다. 또, 탄소봉(31)은 내열내화스텐레스제의 봉이라도 좋다. 단지, 내열내화스텐레스제의 봉이 카본전극(30)을 관통하여 발광발열체용구체(40)와 접촉하는 것 같은 구조로 되어있는 경우에는, 열화방지를 위해 해당 접점부분을 탄소제의 커버재로 덮을 필요가 있다.
배기구(21)에는, 진공펌프(51)가 배기관(23)에 의해 연결되어 있다. 이 진공펌프(51)는, 본 발명의 구성요건인 무산소상태화수단 또는 감압수단에 해당한다. 또한, 도시하지 않은 진공계 및 압력조정수단이 배기관(23)에 설치되어 있다. 그리고, 가열실(10)내의 압력을 상기 진공계에 의해 측정하여, 해당 압력이 소정의 값을 넘은 경우에는 잉여의 가스를 상기 압력조정수단에 의해 자동적으로 조정(배기)하고, 가열실(10)내의 압력이 일정하게 유지되도록 되어 있다. 또, 무산소상태화수단 또는 감압수단은, 가열실(10)내를 무산소상태 또는 진공상태로 할 수 있으면, 어떠한 수단이더라도 상관없다.
또한, 배기관(23)에는, 섬유형상의 활성탄필터(50)가 내설되어 있다. 활성탄의 표면 및 내부에는 무수한 세공(이 세공에는, 지름 2 nm 이하의 미크로세공, 2 nm 초과 100 nm 미만의 중간세공, 100 nm 이상의 마이크로세공이 있다.)이 있고, 그 비표면적은 500∼1700 m2/g로 크기 때문에, 활성탄은 강한 흡착성을 갖고 있고, 선택적으로 비교적 큰 분자를 물리적으로 흡착할 수도 있고, 여러 가지의 크기의 세공으로 여러 가지 분자를 흡착할 수도 있다. 특히, 활성탄은 메탄 등의 탄화수소류의 흡착성이 우수하다. 또, 섬유형상의 활성탄필터(50) 대신에, 입자상태의 활성탄을 사용하더라도 좋다. 단지, 흡착성을 갖는 것이면, 탄소류 이외의 재질의 필터를 사용하더라도 좋다.
또한, 폐기물용열분해장치(1)의 양측면의 카본전극(30)이 설치되는 부분에는, 개구부(52)가 설치되고, 폐기물용열분해장치(1)의 내부의 점검이나 유지관리「발광발열체용구체(40), 카본전극(30) 등의 열화의 정도의 점검 및 교환」를 행할 수 있도록 되어 있다.
또, 세라믹제의 판(53)으로 개구부(52)를 덮은 후, 해당 판(53)을 복수의 볼트(54)로 외벽(11)에 고정하고, 또한, 판(53)과 외벽(11)의 철판(12b)의 표면과의 사이에는 도시하지 않은 내화시트(시일재)가 개재되어 있기 때문에, 폐기물용열분해장치(1)내의 기밀성은 충분히 유지되고 있다. 또한, 카본전극(30)과 판(53)과의 사이에는 내화 콘크리트(55)가 구비되고 있기 때문에, 폐기물용열분해장치(1)내의 보온성은 충분히 유지되고 있다. 또, 판(53)은 절연재를 피복한 철판이라도 좋고, 내화 콘크리트(55)는, 내열내화벽돌이라도 좋다.
또한, 판(53), 내화 콘크리트(55), 카본전극(30), 및 탄소봉(31)의 4개의 부재는, 일체화되어 전극유니트(57)를 형성하고 있다. 이러한 구성으로부터, 판(53), 내화 콘크리트(55), 카본전극(30), 및 탄소봉(31)을, 각각 따로따로 뗄 필요가 없고, 일체화한 전극유니트(57)를 떼어 내고 교환하기만 하면 카본전극(30)을 교환할 수 있기 때문에, 카본전극(30)의 교환작업이 용이하다.
또, 개구부(52)의 측면에는, 바깥층의 내화 콘크리트(13b)의 단면부분을 덮도록 철제의 사각형통형상물(56)이 구비되고 있다. 그리고, 내화 콘크리트(55)의 사각형통형상물(56)과 대향하는 부분은 철판(59)으로 덮어지고 있어, 사각형통형상물(56)과 철판(59)과가 미끄럼운동하여, 전극유니트(57)가 개구부(52)로부터 출입되기 쉽게 되어 있다.
다음에, 이러한 폐기물용열분해장치(1)를 사용하여, 폐기물을 열분해처리하는 방법을 설명한다.
도입구(20)의 문(22)을 열어, 도시하지 않은 폐기물을 투입하여, 발광발열체용구체(40)의 위에 얹어 놓는다.
다음에, 진공펌프(51)를 가동시켜, 가열실(10)내를 감압하여 진공상태(예컨대, 6.7 ×10-2Pa 정도의 고진공에서도 좋고, 0.02∼0.06 MPa 정도의 저진공에서도 좋다)로 한다. 따라서, 가열실(10)내에 충전되어 있는 발광발열체용구체(40)도, 진공상태하에서 놓이게 된다.
탄소봉(31,31)에는 도시하지 않은 전원이 접속되어 있다. 그리고, 카본전극 (30,30)에 약 200 V(전류는 300∼400 A)의 전압을 인가하면, 발광발열체용구체(40)의 사이에 방전이 생겨, 해당 방전은 발광발열체(41)전체에 있어서 행하여지게 된다. 또, 상기 방전의 파워를 올리기 위해서는, 400∼500 V(전류는 100∼150 A)의 전압을 인가하면 좋다.
방전이 생기는 구조를, 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다. 도 4의(a)는, 발광발열체용구체(40)가 서로 점접촉을 하고 있는 모양을 나타낸 도면이며, (b)는, 그 접점부분을 확대한 도면이다.
발광발열체용구체(40)는 구형이기 때문에, 그 접촉형태는 점접촉으로 되어있다. 단지, 발광발열체용구체(40)의 표면은, 마이크로적으로 보면 작은 요철을 갖고 있기 때문에, 상기 접촉부분에 있어서는, 마이크로인 볼록부끼리가 접촉하고 있는 접촉점과, 간극부가 존재한다. 거기에 전압을 인가하면, 상기 접촉점을 통하여 통전이 일어나지만, 발광발열체용구체(40)끼리가 접촉하고 있는 면적은 작고 대전류를 통전할 수 없기 때문에, 상기 간극부에서 방전이 일어나 스파크(42)가 발생한다. 따라서, 발광발열체용구체(40)끼리가 선접촉이나 면접촉을 하고 있고, 접촉하고 있는 면적이 크면, 많은 전류가 통전하여 버리기 때문에, 방전의 효율이 저하한다.
이 방전부분「스파크(42)」의 온도는 약 3000℃ 이며, 전압을 인가하고 나서 수십초라는 단시간에, 발광발열체용구체(40)의 주변은 약 3000℃의 고온에 안정한다. 이 때의 폐기물용열분해장치(1)의 외벽(11)「철판(12b)」의 온도는, 실온정도이다. 방전이 안정하게 생기게 되면, 인가하는 전압은 30 V 정도의 저전압(전류는 300∼400 A)으로 충분하다. 또, 인가하는 전압의 정도에 의해, 얻어지는 온도를 조절하는 것이 가능하므로, 소망에 의해 인가하는 전압의 정도를 변화시키더라도 좋다.
발광발열체용구체(40)는, 장기에 걸쳐 사용하고 있으면 상기 방전이나 산화 등에 의해 열화하여, 형상이 변형할 가능성이 있다. 특히, 상기 방전이 생기는 부분이 특정한 개소에 집중하고 있으면, 그 개소의 열화가 커지기 쉽다. 그러나, 발광발열체용구체(40)가 구형이면 상기 방전의 작용에 의해 발광발열체용구체(40)가 회전하기 때문에, 상기 방전이 생기는 부분이 특정한 개소에 집중하기 어렵고, 남김없이 전체적으로 상기 방전이 생길 가능성이 높다. 따라서, 발광발열체용구체 (40)가 열화나 변형을 일으키더라도, 형상이 구형대로 유지되기 때문에 바람직하다.
발광발열체용구체(40)상에 얹어 놓여진 폐기물은, 약 3000℃의 고온으로 가열되어, 연소하지 않고, 또한 매진, 염화수소 등의 염소화합물, NOx 등의 질소화합물, 다이옥신 등의 유해물질을 생성하지 않고 열분해되어, 무해한 저분자량물질로이루어지는 분해가스가 된다. 또한, 폐기물 중에 상기 유해물질이 함유하고 있는 경우에는, 상기 유해물질은 상기 고온에 의해 열분해되고, 마찬가지로 무해한 저분자량물질로 이루어지는 분해가스가 된다.
또한, 약 3000℃이라는 고온 때문에, 고비점의 금속을 제외하고, 분말이나 고체의 PCB를 비롯하여, 거의 모든 폐기물을 열분해처리하는 것이 가능하다. 그 때는, 잔사는 거의 남는 경우가 없다. 따라서, 생활쓰레기, 수지 등의 일반폐기물은 물론, 병 같은 유리제품이나 캔 같은 금속 제품 등의 불연소폐기물, 산업 폐기물, 의료폐기물, 슈레더 더스트 등의 여러 가지의 폐기물을, 분별하지 않고 한번에 열분해처리하는 것이 가능하다. 병 같은 유리제품은 깨뜨려서 발광발열체용구체(40)와 같은 정도의 크기로 하면, 발광발열체용구체(40)와 접촉하기 쉽게 되어, 열분해하는 속도가 향상한다. 또한, 정형성이 없는 것에 대해서는, 압축 등의 방법에 의해, 일단 고형물화하고 나서 분쇄하면, 동시에 열분해하는 속도가 향상한다.
또, 상기 방전에 의해 열과 함께 빛도 발생한다. 이 빛은, 상기 유해물질의 열분해에 있어서, 그 분해반응을 촉진하는 효과가 있다고 생각된다. 특히, 다이옥신의 열분해에 있어서는, 그 효과가 높다고 생각된다.
생성한 상기 분해가스에는, 무해한 저분자량물질 외에, 탄화수소나 금속 등이 포함되어 있는 경우가 있지만, 이들은 활성탄필터(50)에 의해 흡착되기 때문에, 폐기물용열분해장치(1)의 외부로 배출되는 것은 거의 없다. 또한, 미량의 상기 유해물질이 잔존하고 있을 가능성도 있지만, 이것도 활성탄필터(50)에 의해 흡착되기 때문에, 폐기물용열분해장치(1)의 외부에 배출되는 경우는 거의 없다.
이 활성탄필터(50)는 120∼200℃의 수증기를 내뿜는 것에 의해, 재생하여, 반복 사용하는 것이 가능하다. 이 때문에, 경제성 및 2차공해방지 측면에서 우수하다. 또한, 흡착되어 있는 금속의 비율이 높아진 활성탄필터(50)로부터는, 공업용 밀 등으로 분쇄하고, 그 비중으로 체로 나누어, 금속을 회수하는 것도 가능하다.
또, 도입구(20), 배기구(21), 진공펌프(51), 도시하지 않은 상기 압력조정장치 등의 폐기물용열분해장치(1)에 있어서의 위치는, 본 발명의 목적을 달성할 수 있다면, 본 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 진공펌프(51)는, 본 실시형태로서는 폐기물용열분해장치(1)의 외부에 부착되고 있었지만, 폐기물용열분해장치 (1)의 내부에 내장되어 있는 형태라도 상관없다.
본 실시형태에서는, 폐기물을 발광발열체용구체(40)의 위에 얹어 놓은 상태로 열분해처리하였는데, 폐기물 위에 무게를 실어 그 하중을 싣거나, 혹은, 용수철 등에 의해 폐기물에 압력을 주는 등의 방법에 의해, 폐기물을 발광발열체용구체 (40)에 꽉 누르면, 상기 폐기물이 발광발열체용구체(40)에 접촉하는 효율이 양호해지기 때문에, 상기 폐기물이 열분해되는 속도가 향상하므로 바람직하다.
상기와 같은 폐기물을 발광발열체용구체(40)에 꽉 누르는 압접수단을 구비한 제 1 실시형태의 변형예를, 도 5, 6에 나타낸다. 도 5는, 폐기물용열분해장치(1a)의 종단면도이며, 도 6은 폐기물용열분해장치(1a)의 수평단면도이다. 또, 도 5, 6에 있어서는, 제 1 실시형태의 폐기물용열분해장치(1)와 동일 또는 상당하는 부분에는, 동일한 부호를 붙이고 있다.
제 1 실시형태의 폐기물용열분해장치(1)와 같은 부분의 설명은 생략하고, 다른 부분만 설명한다.
자신의 하중에 의해 폐기물(60)을 발광발열체용구체(40)에 꽉 누르는 압접판 (61)이, 끈형상물(62)에 의해 가열실(10)내에 수평인 상태로 현수되어 있다. 압접판(61)이 안정하여 수평인 상태를 유지하기 쉽게, 끈형상물(62)은 도중에서 4줄로 분기하고 있고, 각각이 압접판(61)의 네 구석에 고착된 형태로 되어있다.
끈형상물(62)은 폐기물용열분해장치(1a)의 윗면에 부착되고 있는 승강장치 (64)에 연결되어 있고, 승강장치(64)가 끈형상물(62)을 권취하거나 또는 권출함으로써, 압접판(61)이 가열실(10)내를 승강하게 되어 있다.
또한, 가열실(10)의 내벽의 양측면에는, 상하방향으로 뻗은 홈(66)이 설치된다. 그리고, 압접판(61)의 홈(66)과 대향하는 위치에는, 홈(66)과 걸어맞춤하는 볼록부(68)가 구비되고 있다. 해당 볼록부(68)를 홈(66)에 걸어맞춤한 상태로 압접판 (61)을 승강시키기 때문에, 압접판(61)은 홈(66)에 따라 안정하게 승강하도록 되어 있다.
이러한 압접판(61), 끈형상물(62), 승강장치(64)에 의해 구성된 압접수단에 의해, 압접판(61)을 폐기물(60)의 분해의 정도「폐기물(60)의 크기의 변화」에 따라서 강하시킬 수 있기 때문에, 폐기물(60)을 발광발열체용구체(40)에 꽉 누르고, 항상 효율이 좋은 접촉상태를 유지할 수 있다. 그 결과, 폐기물(60)의 분해속도를 향상시킬 수 있다. 압접판(61)의 무게, 폐기물(60)의 종류, 진공도 등의 조건에 의해서도 다르지만, 폐기물(60)의 분해속도를 30∼40%정도, 향상시킬 수 있다.
또, 끈형상물(62)은 폐기물용열분해장치(1a)의 외벽(11)을 관통하여 승강장치(64)와 연결되어 있지만, 가열실(10)내의 기밀성은 충분히 유지되는 구조로 되어있다.
또한, 압접판(61)의 재질은, 충분한 무게, 내열성, 내식성을 가지면 특히 한정되는 것이 아니다. 또한, 끈형상물(62)의 재질에 관해서도, 강도, 내열성, 내식성을 가지면 특히 한정되는 것이 아니다. 압접판(61) 및 끈형상물(62)의 재질로서는, 탄소재, 불침투성흑연, 세라믹, 내열스텐레스 등이 바람직하게 채용된다. 또한, 승강장치(64)는 전동이라도 수동이라도 좋다.
또한, 본 변형예에서는 압접판(61)의 하중에 의해 폐기물(60)을 발광발열체용구체(40)에 꽉 누르는 방법을 사용한 압접수단을 채용하였으나, 용수철 등에 의한 부세에 의해 폐기물(60)을 발광발열체용구체(40)에 꽉 누르는 방법을 사용한 압접수단을 채용하더라도 좋다.
(제 2 실시형태)
도 7은, 제 2 실시형태의 폐기물용열분해장치(2)를 나타내는 종단면도이며, 도 8은 도 7의 C-C 선에 있어서의 수평단면도이다. 또, 제 1 실시형태와 동일 또는 상당하는 부분에는, 동일한 부호를 붙이고 있다.
제 2 실시형태의 폐기물용열분해장치(2)는, 액체를 가열실내에 도입하는데 적합한 도입구(20)를 구비하고 있어, 폐유, 폐액, PCB 등의 액체형상의 폐기물을 처리하는데 적합한 폐기물용열분해장치이다. 제 1 실시형태의 폐기물용열분해장치 (1)와 같은 부분의 설명은 생략하며, 다른 부분만 설명한다.
액체형상의 폐기물이 흐르는 도입관(24)이, 폐기물용열분해장치(2)의 측면을관통하여, 가열실(10)내에 수평으로 뻗어나가고 있다. 도입관(24)은, 가열실(10)내에서 복수관(도 8의 예로서는 2개)으로 분기하여, 그 후 하나로 합류하는 구조로 되어있다. 합류한 도입관(24)은, 상기 관통한 측면과 반대측의 측면에 몰입함으로써, 폐기물용열분해장치(2)의 가열실(10)내에 고정되어 있다.
도입관(24)의 가열실(10)내에 위치하고 있는 부분의 아래 면에는, 복수의 구멍(26)이 설치되어, 도입관(24)내를 흘러온 액형상의 폐기물(28)이 구멍(26)에서 경우에 따라서는 샤워형상으로 방출되어, 발광발열체용구체(40)에 접촉하게 되고 있다. 이러한 도입관(24)과 구멍(26)에서, 액형상의 폐기물을 도입하는데 알맞은 도입구(20)가 구성되어 있다.
또, 도입관(24)의 가열실(10)내에 위치하는 부분의 형상은, 특히 한정되는 것이 아니라, 자유롭게 설계하는 것이 가능하다. 본 실시형태에서는, 도입관(24)은 복수로 분기하여 그 후 합류하는 형태였지만, 도입관(24)은 분기하지 않은 형상이어도 좋고, 분기한 후 합류하지 않은 형상이라도 좋다.
또한, 도입관(24)의 재질은, 내열성 및 액체형상의 폐기물에 대한 내식성을 가진다면, 특히 한정되는 것이 아니다. 도입관(24)의 재질로서는, 예컨대, 탄소재, 불침투성흑연, 세라믹, 내열스텐레스 등의 바람직하게 채택된다.
이러한 폐기물용열분해장치(2)를 사용하여 액형상의 폐기물을 열분해처리하는 방법에 있어서는, 제 1 실시형태의 경우와 마찬가지이기 때문에, 그 설명은 생략한다.
(제 3 실시형태)
도 9는, 제 3 실시형태의 폐기물용열분해장치(3)의 외관을 나타내는 사시도이며, 도 10은 그 일부「분해가스 무해화장치(3b)」의 수평단면도이다.
제 3 실시형태의 폐기물용열분해장치(3)는, 열분해장치(3a)와 분해가스 무해화장치(3b)가 연결되고 구성되어 있다. 열분해장치(3a)는, 폐기물을 열분해하는 장치이며, 또한, 분해가스 무해화장치(3b)는, 열분해장치(3a)에서 폐기물을 열분해한 때에 생성한 분해가스를 고온으로 가열하고, 해당 분해가스중에 잔존할 가능성이 있는 상기 유해물질을 열분해하여, 해당 분해가스를 무해화하는 장치이다.
열분해장치(3a)는, 필터(50)와 진공펌프(51)를 구비하고 있지 않은 것을 제외하고는, 제 1 실시형태의 폐기물용열분해장치(1)와 동일한 것이기 때문에, 그 부분의 설명은 생략하고, 분해가스 무해화장치(3b)의 구성만을 설명한다. 열분해장치 (3a)에 있어서는, 제 1 실시형태의 폐기물용열분해장치(1)와 동일 또는 상당하는 부분에는, 동일한 부호를 붙이고 있다. 또, 열분해장치(3a)에는 제 2 실시형태의 폐기물용열분해장치(2)와 동일한 것을 사용하더라도 좋다.
내부에 분해가스가열실(110)을 구비한 분해가스 무해화장치(3b)는, 상기 분해가스를 분해가스가열실(110)내에 도입하는 분해가스도입구(120)를 그 전면에 구비하고 있고, 상기 분해가스가 무해화된 무해화가스를 분해가스가열실(110) 밖으로 배출하는 무해화가스배기구(121)를 그 뒷면에 구비하고 있다. 그리고, 열분해장치 (3a)의 배기구(21)와 분해가스 무해화장치(3b)의 분해가스도입구(120)라든가, 연결관(101)에 의해 연결되어 있고, 또한, 진공펌프(151)와 무해화가스배기구(121)가 배기관(123)에 의해 연결되어 있다.
분해가스 무해화장치(3b)의 외벽(111)은 열분해장치(3a)와 마찬가지로 4층구조로 되고 있고, 안층으로부터 내화 콘크리트(113a), 철판(112a), 내화 콘크리트 (113b), 내열도료를 피복한 철판(112b)으로 구성되어 있다. 또, 가장 안층의 내화 콘크리트(113a) 속, 후술하는 제2발광발열체용구체(140)의 아래쪽으로 위치하는 부분은, 도시하지 않은 내열내화벽돌로 대체되고 있다. 또, 해당 내열내화벽돌의 이음매 부분에는 내화 콘크리트 등의 부정형내화물이 충전되어 있어(도시하지 않음), 분해가스가열실(110)의 기밀성이 높아지고 있다.
분해가스가열실(110)내는 후술과 같이 3000℃ 정도의 고온이 되지만, 제2발광발열체용구체(140)로부터 십수 센티미터 떨어진 위치의 온도는 200℃ 이하인 것, 및 분해가스가열실(110)내는 무산소상태 또는 진공상태이기 때문에 열전도가 적은 것부터, 외벽(111)의 구성은 이러한 간이한 것으로도 충분하다.
내화 콘크리트(113a)로 둘러싸인 직방체형상의 공간은, 기밀성의 분해가스가열실(110)을 형성하고 있다. 가장 안층의 내화 콘크리트(113a)의 분해가스도입구 (120) 및 무해화가스배기구(121)가 구비되고 있는 부분에는, 내화 콘크리트(113a)를 관통하는 복수의 구멍(115)이 설치되어, 상기 분해가스 및 상기 무해화가스가 유통가능해지고 있다.
이러한 구성으로부터, 분해가스도입구(120)로부터 도입된 분해가스가 분해가스가열실(110)내에서 가열, 열분해되어 무해화가스가 되어, 해당 무해화가스가 무해화가스배기구(121)로부터 배출되도록 되어 있다.
이 분해가스가열실(110)에는, 내열내화벽돌로 이루어지는 복수(도 10의 예로서는 6개)의 격벽(116)이 설치되어, 분해가스가열실(110)은 이들 격벽(116)에 의해, 분해가스 무해화장치(3b)의 길이 방향에 복수(도 10의 예로서는 7개)의 작은 방(110a∼110g)으로 나누어져 있다. 그리고, 가장 전면측의 작은 방(110a)이 분해가스도입구(120)와 연결되어 있고, 가장 뒷면측의 작은방(110g)이 무해화가스배기구(121)와 연결되어 있다.
각 격벽(116)의 거의 전면에는, 격벽(116)을 관통하고 있어, 인접하는 작은 방 끼리를 연통시키는 복수의 구멍(117)이 설치된다. 이러한 구성으로부터, 직선적인 형태의 분해가스의 유로가 분해가스가열실(110)내에 형성되어 있고, 분해가스도입구(120)로부터 들어간 분해가스는, 분해가스가열실(110)내를, 가장 전면측의 작은 방(110a), 구멍(117), 작은 방(110b), 구멍(117), 작은 방(110c), 구멍(117), 작은 방(110d), 구멍(117), 작은 방(110e), 구멍(117), 작은 방(110f), 구멍(117), 가장 뒷면측의 작은 방(110g) 순으로 거의 직선적으로 통과하여, 무해화가스배기구 (121)로부터 배출되게 된다.
가장 뒷면측의 작은 방(110g) 이외의 임의의 작은 방「도 10의 예에서는, 전면측에서 2번째 및 5번째의 각 작은 방(110b,110e)의 좌우 양측면에는, 한 쌍의 제2전극을 구성하는 판형상의 카본전극(130)이 배설되어 있다. 해당 카본전극(130)에는 탄소봉(131)이 부착되고, 탄소봉(131)은 외벽(111)을 관통하여 분해가스 무해화장치(3b)의 외부에 돌출되어 있다.
그리고, 가장 뒷면측의 작은 방(110g)에는, 탄화수소나 금속 등을 흡착하기 위한, 섬유형상의 활성탄필터(150) 및 비장탄(158)이 구비되고 있다. 또한, 상기카본전극(130)이 배설되어 있는 작은 방에는, 제 1 실시형태의 발광발열체용구체 (40)와 같은 구성인 제2발광발열체용구체(140)가 충전되어 있고, 제2발광발열체를 구성하고 있다. 또, 섬유형상의 활성탄필터(150)는, 입자상태의 활성탄이라도 좋다. 단, 흡착성을 갖는 것이면, 탄소류 이외의 재질의 필터를 사용하더라도 좋다.
또, 구멍(115,117)의 크기, 형상은, 제2발광발열체용구체(140)가 통과하지 않은 것이면, 특히 한정되는 것이 아니다. 제2발광발열체용구체(140)가 구형인 경우에는, 삼각형이 바람직하게 채용된다. 또한, 구멍(115,117)의 형상을, 수평방향 또는 수직방향으로 뻗은 슬릿형상으로서도 좋다. 예컨대, 구멍(117)이 열린 격벽 (116)을 사용하는 대신에, 세라믹제의 주상물을 평행으로 나열함으로써, 슬릿형상의 구멍(117)을 형성할 수 있다. 이러한 슬릿형상의 구멍은, 구멍(115,117)의 개구부분의 면적을 크게 할 수 있기 때문에, 분해가스의 유량이 많은 경우 등에는 바람직하다.
또한, 분해가스 무해화장치(3b)의 양측면의 카본전극(130)이 설치되는 부분에는, 개구부(152)가 설치되어, 분해가스 무해화장치(3b)의 내부의 점검이나 유지관리「제2발광발열체용구체(140), 카본전극(130) 등의 열화의 정도의 점검 및 교환」를 행할 수 있게 되어 있다.
또, 세라믹제의 판(153)으로 개구부(152)를 덮은 뒤, 해당 판(153)을 복수의 볼트(154)로 외벽(111)에 고정하고, 또한, 판(153)과 외벽(111)의 철판(112b)의 표면과의 사이에는 도시하지 않은 내화시트(시일재)가 개재되어 있기 때문에, 분해가스 무해화장치(3b) 내의 기밀성은 충분히 유지되고 있다. 또한, 카본전극(130)과판(153)과의 사이에는 내화 콘크리트(155)가 구비되고 있기 때문에, 분해가스 무해화장치(3b) 내의 보온성은 충분히 유지되고 있다. 또, 판(153)은 절연재를 피복한 철판이라도 좋고, 내화 콘크리트(155)는, 내열내화벽돌이라도 좋다.
또한, 판(153), 내화콘크리트(155), 카본전극(130), 및 탄소봉(131)의 4개의 부재는, 일체화되어 전극유니트(157)를 형성하고 있다. 이러한 구성으로부터, 판 (153), 내화 콘크리트(155), 카본전극(130), 및 탄소봉(131)을, 각각 따로따로 떼어 낼 필요가 없고, 일체화한 전극유니트(157)를 떼어 내어 교환하기만 하면 카본전극(130)을 교환할 수 있기 때문에, 카본전극(130)의 교환작업이 용이하다.
또, 개구부(152)의 측면에는, 바깥층의 내화 콘크리트(113b)의 단면부분을 덮도록 철제의 사각형통형상물(156)이 구비되고 있다. 그리고, 내화 콘크리트(155)의 사각형통형상물(156)과 대향하는 부분은 철판(159)으로 덮혀져 있어, 사각형통형상물(156)과 철판(159)이 미끄럼운동하여, 전극유니트(157)가 개구부(152)로부터 출입하기 쉽도록 되어 있다.
또한, 분해가스 무해화장치(3b)의 윗면「도 9, 10의 예에서는, 작은 방 (110b,110e,110g)의 각각의 윗쪽 부분」에는, 분해가스 무해화장치(3b)의 내부의 점검이나 유지관리를 하기 위한 점검구(160)가 설치되어 있고, 제2발광발열체용구체(140)나 내화 콘크리트 등의 열화의 정도의 점검이나, 제2발광발열체용구체(140)의 교환 등을 행할 수 있게 되어 있다.
또, 분해가스에 포함되는 유해물질의 종류, 농도나 분해처리하는 폐기물의 양 등의 조건에 따라서, 분해가스의 유로의 형태는, 직선적, 사행(蛇行) 등 자유롭게 설계가능하고, 또한, 제2발광발열체용구체(140)를 충전하는 작은 방의 수나 제2발광발열체용구체(140)의 양 등을 적절히 조정하여도 좋다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 상기 분해가스의 유로는 수평방향으로 연기된 형태이었지만, 수직방향으로 뻗은 형태이더라도 좋다.
또한, 분해처리하는 폐기물의 양이나 생성하는 분해가스의 양 등에 따라서, 소망에 따라 복수의 분해가스 무해화장치(3b)를 열분해장치(3a)에 부착하더라도 좋다. 따라서, 대량의 폐기물을 처리하는 시설 등에도 적용가능하다.
다음에, 이러한 폐기물용열분해장치(3)를 사용하여, 폐기물을 열분해하는 방법을 설명한다.
폐기물용열분해장치(3)의 열분해장치(3a)의 문(22)을 열고, 폐기물을 가열실 (10)내에 넣어, 발광발열체용구체(40)의 위에 얹어 놓는다. 진공펌프(151)를 가동시켜, 열분해장치(3a)의 가열실(10)내 및 분해가스 무해화장치(3b)의 분해가스가열실(110)내를 감압하고, 진공상태(예컨대 6.7×10-2Pa 정도의 고진공으로도 좋고, 0.02∼0.06 Mpa 정도의 저진공으로도 좋다)로 한다. 따라서, 가열실(10) 내의 발광발열체용구체(40) 및 분해가스가열실(110)내의 제2발광발열체용구체(140)도 진공상태 하에 놓여지게 된다.
카본전극(30) 및 카본전극(130)에 전압을 인가하여, 발광발열체용구체(40) 사이 및 제2발광발열체용구체(140) 사이에 방전을 생기게 한다. 또, 복수의 카본전극(130)은 직렬에 배열되고, 도시하지 않은 전원과 접속하고 있다. 병렬로 배열되어 있더라도 지장이 없지만, 직렬 쪽이 상기 방전의 효율이 높고, 고온이 얻기 쉽기 때문에 바람직하다.
상기 방전부분은, 약 3000℃의 고온이기 때문에, 제 1 실시형태와 같이, 폐기물이 열분해되어 분해가스가 된다. 해당 분해가스는 배기구(21)로부터 배출되어, 연결관(101)을 통하여 분해가스도입구(120)로부터 분해가스 무해화장치(3b)의 분해가스가열실(110)내에 도입된다.
도입된 분해가스는, 제2발광발열체용구체(140)의 사이에 생긴 방전부분(스파크)과 접촉하여 약 3000℃의 고온이 되기 때문에, 탄화수소화합물, 이산화탄소, 다이옥신 등의 상기 유해물질이 해당 분해가스 중에 포함되어 있는 경우에는, 그것들은 열분해되어, 해당 분해가스는 무해화가스가 된다. 해당 무해화가스에는, 탄화수소화합물이나 상기 유해물질이 잔존하고 있을 가능성도 있고, 또한, 금속이 포함되고 있는 경우도 있다. 그러나, 이들은 섬유형상의 활성탄필터(150) 및 비장탄(158)에 의해 흡착되기 때문에, 폐기물용열분해장치(3)로부터 외부에 배출되는 일은, 거의 없다.
또, 이 분해가스 무해화장치(3b)에는, (가)분해가스가열실(110)내의 압력을 측정하는 도시하지 않은 제2진공계 및 해당 제2진공계의 측정치에 의해 분해가스가열실(110)내의 압력을 소정값으로 조정하는 도시하지 않은 제2압력조정수단, (나)분해가스가열실(110)의 내벽 중 적어도 제2발광발열체용구체(140)가 접촉하는 부분과 제2발광발열체용구체(140)와의 사이에 구비된 탄소를 주성분으로 하는 도시하지 않은 제2개재재료, (다)적어도 제2발광발열체용구체(140)가 접촉하는 부분이, 질화붕소, 니오브, 탄화규소, 탄화붕소, 산화마그네슘, 산화하프늄, 이산화하프늄, 및 산화베릴륨알루미늄로부터 선택된 적어도 1종을 함유하는 부정형내화물로 구성된 분해가스가열실(110)의 내벽, (라)제2발광발열체용구체(140)로 둘러싸인, 적어도 일부가 봉형상 또는 뿔형상의 제2전극(도시하지 않음), 중 적어도 하나를 설치하여도 좋다.
(제 4 실시형태)
도 11은 제 4 실시형태의 폐기물용열분해장치(4)를 정면에서 본 종단면도, 또한, 도 12는 도 11의 D-D 선에 있어서의 수평단면도이다. 또, 제 1 및 제 3 실시형태와 동일 또는 상당하는 부분에는, 동일한 부호를 붙이고 있다.
제 4 실시형태의 폐기물용열분해장치(4)는, 제 3 실시형태에 있어서의 열분해장치(3a)와 분해가스 무해화장치(3b)가 일체화한 폐기물용열분해장치이며, 외형이 직방체형상인 것「제 1 실시형태의 폐기물용열분해장치(1)는, 2개의 직방체를 상하에 겹쳐 쌓은 형상」, 및 가열실(10)의 내부의 구성이 다른 것 이외는 제 1 실시형태의 폐기물용열분해장치(1)와 거의 같기 때문에, 같은 부분의 설명은 생략하고, 다른 부분만 설명한다.
가열실(10)의 상부에, 내열내화벽돌로 이루어지는 수평인 격벽(16) 및 수직한 격벽(18)에 의해서 구획된 분해가스가열실(110)이 설치된다. 수직한 격벽(18)에는, 해당 격벽(18)을 관통하는 복수의 구멍(118)이 설치되어, 해당 구멍(118)은 분해가스도입구를 구성하고 있다. 그리고, 가장 안층의 내화 콘크리트(13a)의 배기구 (21)가 구비되고 있는 부분에는, 내화 콘크리트(13a)를 관통하는 복수의 구멍(115)이 설치되고, 해당 구멍(115)은 배기구(21)(동시에 무해화가스배기구이기도 함)와 분해가스가열실(110)을 연통하고 있다.
이러한 구성으로부터, 폐기물이 열분해되어 생성한 분해가스는, 가열실(10)로부터 구멍(118)을 통하여 분해가스가열실(110)내에 도입된다. 그리고, 구멍(115)을 통하여 배기구(21)로부터 폐기물용열분해장치(4)의 외부에 배출되도록 되어 있다.
또, 구멍(115,118)의 크기, 형상은, 후술하는 제2발광발열체용구체(140)가 통과하지 않은 것이면, 특히 한정되는 것이 아니다. 제2발광발열체용구체(140)가 구형인 경우에는, 삼각형이 바람직하게 채택된다. 또한, 구멍(115,118)의 형상을, 수평방향 또는 수직방향으로 연장된 슬릿형상으로서도 좋다. 예컨대, 구멍(118)이 열린 격벽(18)을 사용하는 대신에, 세라믹제의 주상물을 평행으로 나열함으로써, 슬릿형상의 구멍(118)을 형성할 수 있다. 이러한 슬릿형상의 구멍은, 구멍 (115, 118)의 개구부분의 면적을 크게 할 수 있으므로, 분해가스의 유량이 많은 경우 등에는 바람직하다.
분해가스가열실(110)내에는, 제2발광발열체용구체(140)가 충전되어 있고, 제2발광발열체를 구성하고 있다. 제2발광발열체용구체(140)는 구형이기 때문에, 인접하는 제2발광발열체용구체(140)와는 서로 점접촉하고 있다.
가열실(10)의 양측면의 상부「분해가스가열실(110)의 양측면」에는, 한 쌍의 제2전극을 구성하는 2장의 판형상의 카본전극(130,130)이 배설되어 있고, 제2발광발열체용구체(140)가 2장의 판형상의 카본전극(130,130) 사이에 개재된 구조로 되어 있다. 해당 카본전극(130,130)에는 탄소봉(131,131)이 부착되고, 탄소봉(131)은 외벽(11)을 관통하여 폐기물용열분해장치(4)의 외부로 돌출되어 있다. 또, 탄소봉 (131)은 내열내화스텐레스제의 봉이라도 좋다. 단지, 내열내화스텐레스제의 봉이 카본전극(130)을 관통하여 제2발광발열체용구체(140)와 접촉하는 것 같은 구조로 되어 있는 경우에는, 열화방지를 위해 해당 접점부분을 탄소제의 커버재로 덮을 필요가 있다.
또한, 폐기물용열분해장치(4)의 양측면의 카본전극(130)이 설치되는 부분에는, 카본전극(30)이 설치되는 부분의 개구부(52)와 같은 개구부(152)가 설치되고, 분해가스가열실(110)의 내부의 점검이나 유지관리「제2발광발열체용구체(140), 카본전극(130) 등의 열화의 정도의 점검 및 교환」이 행해지도록 되어 있다.
또, 개구부(52)와 같이, 세라믹제의 판(153)으로 개구부(152)를 덮은 후, 해당 판(153)을 복수의 볼트(154)로 외벽(11)에 고정하고, 또한, 판(153)과 외벽(11)의 철판(12b)의 표면과의 사이에는 도시하지 않은 내화시트(시일재)가 개재되어 있기 때문에, 폐기물용열분해장치(4)내의 기밀성은 충분히 유지되고 있다. 또한, 카본전극(130)과 판(153) 사이에는 내화 콘크리트(155)가 구비되고 있기 때문에, 폐기물용열분해장치(4)내의 보온성은 충분히 유지되고 있다. 또, 판(153)은 절연재를 피복한 철판이라도 좋고, 내화 콘크리트(155)는, 내열내화벽돌이라도 좋다.
또한, 개구부(52)와 같이, 판(153), 내화 콘크리트(155), 카본전극(130), 및 탄소봉(131)의 4개의 부재는, 일체화되어 전극유니트(157)를 형성하고 있다. 이러한 구성으로부터, 판(153), 내화 콘크리트(155), 카본전극(130), 및 탄소봉(131)을, 각각 따로따로 떼어 낼 필요가 없고, 일체화한 전극유니트(157)를 떼어내어 교환하기만 하면 카본전극(130)을 교환할 수 있기 때문에, 카본전극(130)의 교환작업이 용이하다.
또, 개구부(152)의 측면에는, 바깥층의 내화콘크리트(13b)의 단면부분을 덮도록 철제의 사각형통형상물(156)이 구비되고 있다. 그리고, 내화 콘크리트(155)의 사각형통형상물(156)과 대향하는 부분은 철판(159)으로 덮여지고 있어, 사각형통형상물(156)과 철판(159)이 미끄럼운동하여, 전극유니트(157)가 개구부(152)로부터 출입하기 쉽게 되어 있다.
또한, 폐기물용열분해장치(4)의 윗면에는, 분해가스가열실(110)의 내부의 점검이나 유지관리를 하기 위한 점검구(160)가 설치되어 있고, 제2발광발열체용구체 (140)나 내화 콘크리트 등의 열화의 정도의 점검이나, 제2발광발열체용구체(140)의 교환 등을 행할 수 있게 되어 있다.
또, 분해가스에 포함되는 유해물질의 종류, 농도나 분해처리하는 폐기물의 양 등의 조건에 따라서, 분해가스가열실(110)의 구성이나 제2발광발열체용구체 (140) 양 등을 적절히 조정하여도 좋다.
또한, 폐기물용열분해장치(4) 중 분해가스 무해화장치(3b)에 상당하는 부분은, 제 3 실시형태의 분해가스 무해화장치(3b)와 같이, 상기 (가)∼(라)중 적어도 하나를 구비하고 있더라도 좋다.
다음에, 이러한 폐기물용열분해장치(4)를 사용하여, 폐기물을 열분해하는 방법을 설명한다.
폐기물용열분해장치(4)의 문(22)을 열고, 폐기물을 가열실(10)내에 넣어, 발광발열체용구체(40)의 위에 얹어 놓는다. 진공펌프(51)를 가동시켜, 폐기물용열분해장치(4)내를 감압하고, 진공상태(예컨대, 6.7×10-2Pa 정도의 고진공으로도 좋고, 0.02∼0.06 MPa 정도의 저진공으로도 좋다)로 한다. 따라서, 가열실(10)내의 발광발열체용구체(40) 및 분해가스가열실(110)내의 제2발광발열체용구체(140)도 진공상태 하에 놓여지게 된다.
카본전극(30) 및 카본전극(130)에 전압을 인가하여, 발광발열체용구체(40) 사이 및 제2발광발열체용구체(140)의 사이에 방전을 생기게 한다. 상기 방전부분은, 약 3000℃의 고온이기 때문에, 제 1 실시형태와 같이, 폐기물이 열분해되어 분해가스가 된다. 해당 분해가스는 구멍(118)을 통하여 분해가스가열실(110)내에 도입된다. 제2발광발열체용구체(140) 사이에 생긴 방전부분도 약 3000℃의 고온이기 때문에, 해당 방전부분과 접촉한 상기 분해가스는 약 3000℃에 가열된다. 그 때문에, 상기 분해가스 중에 탄화수소화합물이나 이산화탄소, 다이옥신 등의 상기 유해물질이 잔존하고 있는 경우라도, 그것들은 열분해되어 무해한 무해화가스가 된다. 또한, 해당 무해화가스는 구멍(115)을 경유하여 필터(50)를 지나기 때문에, 해당 무해화가스에 탄화수소화합물이나 상기 유해물질이 여전히 잔존하고 있는 경우나, 해당 무해화가스가 금속 등을 함유하고 있는 경우라도, 탄화수소화합물, 상기 유해물질, 및 금속 등은 필터(50)에 흡착된다. 따라서, 탄화수소화합물, 상기 유해물질, 및 금속 등은, 폐기물용열분해장치(4)의 외부에 배출되는 것은 거의 없고, 무해한 저분자량물질만이 배출된다.
이러한 열분해장치와 분해가스 무해화장치가 일체화된 소형이며 컴팩트한 폐기물용열분해장치는, 소량의 일반폐기물이 배출되는 소규모 시설에서 사용하는데 매우 적당하다.
(제 5 실시형태)
도 13은 제 5 실시형태의 폐기물용열분해장치(5)를 측면으로부터 본 종단면도이다. 또, 제 1, 제 3 및 제 4 실시형태와 동일 또는 상당하는 부분에는, 동일한 부호를 붙이고 있다.
제 5 실시형태의 폐기물용열분해장치(5)는, 제 4 실시형태와 같이 제 3 실시형태에 있어서의 열분해장치(3a)와 분해가스 무해화장치(3b)가 일체화한 폐기물용열분해장치로서, 크기가 대형인 것과 가열실(10)의 내부의 구성이 다른 것 이외는, 제 4 실시형태의 폐기물용열분해장치(4)와 거의 같기 때문에, 같은 부분의 설명은 생략하고 다른 부분만 설명한다.
제 4 실시형태의 폐기물용열분해장치(4)와 같이, 가열실(10)의 상부에, 내열내화벽돌로 이루어지는 수평인 격벽(16) 및 수직한 격벽(18)에 의해서 구획된 분해가스가열실(110)이 설치된다. 수직한 격벽(18)의 상부에는, 격벽(18)을 관통하는 복수의 구멍(118)이 설치되어, 해당 구멍(118)은 분해가스도입구를 구성하고 있다. 그리고, 가장 안층의 내화 콘크리트(13a)의 배기구(21)가 구비되고 있는 부분에는, 내화 콘크리트(13a)를 관통하는 복수의 구멍(115)이 설치되고, 배기구(21)(동시에 무해화가스배기구이기도 함)로 분해가스가열실(110)을 연통하고 있다.
분해가스가열실(110)에는, 내열내화벽돌로 이루어지는 복수(도 13의 예에서는 2개)의 격벽(116)이 설치되어, 분해가스가열실(110)은 이들 격벽(116)에 의해, 전후(도 13에 있어서는 좌우)에 복수(도 13의 예로서는 3가지)의 작은 방 (110a,110b,110c)으로 나누어져 있다. 그리고, 가장 전면측(도 13에 있어서는 좌측)의 작은 방(110a)이 구멍(118)에 의해 가열실(10)과 연통하고 있어, 가장 뒷면측(도 13에 있어서는 우측)의 작은 방(110c)이 구멍(115)에 의해 배기구(21)와 연통하고 있다. 또한, 각 격벽(116)의 거의 전면에는, 격벽(116)을 관통하여 인접하는 작은 방 끼리를 연통시키는 복수의 구멍(117)이 설치된다.
이러한 구성으로부터, 폐기물이 열분해되어 생성한 분해가스는, 가열실(10)로부터 구멍(118)을 통하여 분해가스가열실(110)에 도입된다. 그리고, 작은 방 (110a), 구멍(117), 작은 방(110b), 구멍(117), 작은 방(110c), 구멍(115)의 순서로 통과하여, 배기구(21)로부터 배출되도록 되어 있다.
가장 뒷면측의 작은 방(110c) 이외의 임의의 작은 방「도 13의 예에서는 작은 방(110a,110b)」에는, 제2발광발열체용구체(140)가 충전되어 있고, 제2발광발열체를 구성하고 있다. 제2발광발열체용구체(140)는 구형이기 때문에, 인접하는 제2발광발열체용구체(140)와는 서로 점접촉하고 있다.
또한, 가장 뒷면측의 작은 방(110c)에는 섬유형상의 활성탄필터(50)가 구비되어 있다. 또, 배기관(23)에는 활성탄필터는 내설되어 있지 않다. 또한, 섬유형상의 활성탄필터(50)는, 입자상태의 활성탄필터라도 좋고, 흡착성을 갖는 것이면 다른 재질로 이루어지는 필터라도 좋다.
또, 구멍(115,117,118)의 크기, 형상은, 제2발광발열체용구체(140)가 통과하지 않은 것이면, 특히 한정되는 것이 아니다. 제2발광발열체용구체(140)가 구형의 경우에는, 삼각형이 바람직하게 채택된다. 또한, 구멍(115, 117,118)의 형상을, 수평방향 또는 수직방향으로 연장된 슬릿형상으로 하여도 좋다. 예컨대, 구멍(117)이 열린 격벽(116)을 사용하는 대신에, 세라믹제의 주상물을 평행하게 나열함으로써, 슬릿형상의 구멍(117)을 형성할 수가 있다. 이러한 슬릿형상의 구멍은, 구멍 (115,117,118)의 개구부분의 면적을 크게 할 수 있기 때문에, 분해가스의 유량이 많은 경우 등에는 바람직하다.
제2발광발열체용구체(140)가 충전되어 있는 작은 방의 양 측면에는, 한 쌍의 제2전극을 구성하는 2장의 판형상의 카본전극(도 13에서는 도시되지 않지만, 제 4 실시형태의 카본전극(130)과 같은 구성이다.)이 배설되어 있고, 제2발광발열체용구체(140)가 상기 카본전극의 사이에 개재된 구조로 되어 있다. 해당 카본전극에는 탄소봉「도 13에서는 도시되지 않지만, 제 4 실시형태의 탄소봉(131)과 같은 구성이다.」이 부착되고, 해당 탄소봉은 외벽(11)을 관통하여 폐기물용열분해장치(5)의 외부로 돌출하고 있다.
도 13에서는 도시되지 않지만 폐기물용열분해장치(5)에 있어서는, 상술의 카본전극이나 탄소봉 외에, 전극유니트 및 개구부의 부분의 구조도, 제 4 실시형태의 폐기물용열분해장치(4)의 전극유니트(157) 및 개구부(152)와 같은 구성으로 되어있다. 따라서, 그 부분의 설명은 생략한다.
또한, 폐기물용열분해장치(5)의 윗면「작은 방(110a∼110c)의 각각의 윗쪽부분」에는, 분해가스가열실(110)의 내부의 점검이나 유지관리를 하기 위한 점검구 (160)가 설치되어 있고, 제2발광발열체용구체(140)나 내화 콘크리트 등의 열화의 정도의 점검이나, 제2발광발열체용구체(140)의 교환 등이 행해지도록 되어 있다.
또, 폐기물용열분해장치(5)에 있어서는, 처리하는 폐기물의 종류나 양에 따라서, 가열실(10)의 크기를 적절히 조정하더라도 좋다. 또한, 분해가스에 포함되는 유해물질의 종류, 농도 등의 조건에 따라서, 제2발광발열체용구체(140)를 충전하는 작은 방의 수나 제2발광발열체용구체(140)의 양 등을 적절히 조정하여도 좋다.
또한, 폐기물용열분해장치(5)중 분해가스 무해화장치(3b)에 상당하는 부분은, 제 3 실시형태의 분해가스 무해화장치(3b)와 같이, 상기 (가)∼(라)중 적어도 하나를 구비하고 있어도 좋다.
다음에, 이러한 폐기물용열분해장치(5)를 사용하여, 폐기물을 열분해하는 방법을 설명한다.
폐기물용열분해장치(5)의 문(22)을 열어, 폐기물을 도입구(20)보다 가열실 (10)내에 넣고, 발광발열체용구체(40)의 위에 얹어 놓는다. 진공펌프(51)를 가동시켜, 폐기물용열분해장치(4)내를 감압하고, 진공상태(예컨대, 6.7×10-2Pa 정도의 고진공으로 하여도 좋고, 0.02∼0.06 MPa 정도의 저진공으로 하여도 좋다)로 한다. 따라서, 가열실(10)내의 발광발열체용구체(40) 및 분해가스가열실(110)내의 제2발광발열체용구체(140)도 진공상태 하에 놓여지게 된다.
가열실(10)내의 발광발열체용의 카본전극, 및 분해가스가열실(110)내의 제2발광발열체용의 상기 카본전극(모두 도 13에는 도시되지 않는다)에 전압을 인가하여, 발광발열체용구체(40) 사이 및 제2발광발열체용구체(140) 사이에 방전을 생기게 한다. 상기 방전부분은, 약 3000℃의 고온이기 때문에, 제 1 실시형태의 경우와 같이, 상기 폐기물이 열분해되어 분해가스가 된다. 해당 분해가스는 구멍(118)을 통하여 분해가스가열실(110)내에 도입된다. 제2발광발열체용구체(140)의 사이에 생긴 방전부분도 약 3000℃의 고온이기 때문에, 제2발광발열체용구체(140)가 충전된 작은 방「도 13의 예로서는, 작은 방(110a,110b)을 통과하는 동안에, 해당 방전부분과 접촉한 상기 분해가스는 약 3000℃로 가열된다. 그 때문에, 상기 분해가스 중에 탄화수소화합물이나 이산화탄소, 다이옥신 등의 상기 유해물질이 잔존하고 있는 경우라도, 그것들은 열분해되어 상기 분해가스는 무해한 무해화가스가 된다.
또한, 해당 무해화가스는 필터(50)를 지나기 때문에, 해당 무해화가스가 탄화수소화합물, 상기 유해물질, 및 금속 등을 함유하고 있는 경우라도, 그것들은 필터(50)에 흡착된다. 따라서, 탄화수소화합물, 상기 유해물질, 및 금속 등은, 폐기물용열분해장치(5)의 외부에 배출되는 경우는 거의 없고, 무해한 저분자량물질만이 배출된다.
이러한 열분해장치와 분해가스 무해화장치가 일체화된 대형의 폐기물용열분해장치(5)는, 제 4 실시형태의 폐기물용열분해장치(4)와 비교하여, 다량의 폐기물을 열분해처리하는 것이 가능하다. 따라서, 폐기물이 일반의 가정에 비교해서 다량으로 배출되는 것 같은 시설(예컨대, 레스토랑 등의 음식점, 병원, 공장 등)에서 사용하는데 매우 적합하다.
또, 폐기물용열분해장치(5)의 크기를, 더욱 대형화하여도 좋다. 그렇게 하면, 대량의 폐기물을 열분해처리하는 것이 가능하고, 대량의 폐기물이 배출되는 시설(예컨대, 대규모인 공장 등)에 있어서도 적합하게 사용할 수 있다.
(제 6 실시형태)
제 1∼5 실시형태의 폐기물용열분해장치(1∼5)에 있어서, 가열실(10)의 내벽「내화 콘크리트(13a) 및 내열내화벽돌(14)」 또는 분해가스가열실(110)의 내벽「내화 콘크리트(113a) 및 도시되지 않은 내열내화벽돌」중 적어도 발광발열체용구체 (40) 또는 제2발광발열체용구체(140)가 접촉하는 부분에, 복수의 볼록부를 설치하는 것에 의해, 발광발열체용구체(40) 또는 제2발광발열체용구체(140)의 사용량을 삭감하는 것이 가능하다.
도 14의 (a) 및(b)는, 폐기물용열분해장치의 가열실(10)의 하부의 부분종단면도(도 3에 상당) 및 부분수평단면도이다. 또, 제 1 실시형태와 동일 또는 상당하는 부분에는, 동일한 부호를 붙여 놓는다.
본 실시형태의 폐기물용열분해장치는, 제 1 실시형태의 폐기물용열분해장치 (1)와 거의 같은 구성이기 때문에, 같은 부분의 설명은 생략하고, 다른 부분만 설명한다.
가열실(10)의 바닥면「내열내화벽돌(14)」에는, 복수의 삼각주상의 볼록부 (15)가 설치되고, 그 길이 방향이 카본전극(30)의 판면과 직각이 되도록 또한 일정한 간격을 열고 서로 평행하게, 2장의 카본전극(30,30)사이에 걸쳐서 배설되어 있다.
발광발열체용구체(40)는 평행하게 배설된 볼록부(15)사이에 배치되거나, 발광발열체용구체(40)가 볼록부(15)에 의해 복수가 작은 그룹으로 나누어지는 것 및 볼록부(15)의 사면(15a)을 이용함으로써, 발광발열체용구체(40)의 수를 삭감할 수가 있기 때문에, 전기의 사용량이 저감되고 경제적이다.
또, 볼록부(15)의 재질은, 가열실(10)의 내벽과 같은 재질(내화 콘크리트나 내열내화벽돌)이라도 좋고, 고밀도화된 불침투성의 탄소나 흑연 등의 탄소재라도 좋다. 또한, 상기와 같은 효과를 가지면, 볼록부(15)의 형상은 삼각주상에 한정되는 것이 아니다.
(제 7 실시형태)
제 1∼5 실시형태의 폐기물용열분해장치(1∼5)에 있어서, 가열실(10)의 내벽「내화 콘크리트(13a) 및 내열내화벽돌(14)」 또는 분해가스가열실(110)의 내벽「내화 콘크리트(113a) 및 도시되지 않은 내열내화벽돌」중 적어도 발광발열체용구체 (40) 또는 제2발광발열체용구체(140)가 접촉하는 부분에, 불침투성흑연으로 이루어지는 반원주상의 개재재료(19)를 복수 설치하였다. 이에 따라, 발광발열체용구체 (40) 또는 제2발광발열체용구체(140)와 상기 내벽 등이 접촉하지 않도록 되기 때문에, 발광발열체용구체(40) 또는 제2발광발열체용구체(140)로부터 발생하는 고온에 의해, 상기 내벽이 열화하거나 융해할 가능성이 낮게 된다.
또, 개재재료(19)는 반원형의 관형상이라도 좋고, 상기 내벽 중 적어도 발광발열체용구체(40) 또는 제2발광발열체용구체(140)가 접촉하는 부분을 덮는 것 같은 판형상이라도 좋다.
도 15는 폐기물용열분해장치(7)의 종단면도이다. 또, 제 1 실시형태와 동일 또는 상당하는 부분에는, 동일한 부호를 붙여둔다.
본 실시형태의 폐기물용열분해장치(7)는, 제 1 실시형태의 폐기물용열분해장치(1)와 거의 같은 구성이기 때문에, 같은 부분의 설명은 생략하고, 다른 부분만 설명한다.
가열실(10)의 바닥면「내열내화벽돌(14)」에는, 복수의 반원주상의 개재재료 (19)가, 그 길이 방향이 카본전극(30)의 판면과 평행이 되도록 또한 일정한 간격을 두고 서로 평행하게, 2장의 카본전극(30,30)사이에 걸쳐 배설되어 있다. 또한, 가열실(10)의 내벽의 하부「점선으로 나타내는 발광발열체용구체(40)가 접촉하는 부분」에는, 동형상의 개재재료(19)가, 그 길이 방향이 가열실(10)의 바닥면과 직각이 되도록 또한 상기 간격을 두고 서로 평행하게, 2장의 카본전극(30,30)사이에 걸쳐 배설되어 있다. 이들 개재재료(19)는, 어느 것이나 구면부분을 가열실(10)내로 향하게 하고, 평면부분을 가열실(10)의 내벽 또는 바닥면에 접하여 설치된다. 또한, 서로 평행하게 배치한 반원주상의 개재재료(19)끼리의 간격은, 사용하는 발광발열체용구체(40)의 지름보다도 작게 되어 있다.
또, 이들 반원주상의 개재재료(19)는, 고밀도화된 불침투성의 탄소 및 흑연으로부터 구성되어 있다.
또한, 바닥면의 개재재료(19)는, 카본전극(30)의 판면에 대하여 직각으로 배설하더라도 좋다.
또한, 개재재료(19)는, 원주형상물을 가열실(10)의 내벽 및 바닥면에, 직경의 1/2∼2/3의 부분이 돌출하도록 매설하여 설치하더라도 좋다.
이와 같이, 가열실(10)의 내벽 중 발광발열체용구체(40)가 접촉하는 부분에는, 반원주상의 개재재료(19)가 설치되기 때문에, 발광발열체용구체(40)와 가열실 (10)의 상기 내벽 및 상기 바닥면이 접촉하지 않기 때문에, 상기 내벽 및 상기 바닥면이 열에 의해 열화하거나 융해할 가능성이 낮다.
또한, 개재재료(19)가 구면을 갖고 있는 것에서, 개재재료(19)와 발광발열체용구체(40)와도 점접촉하고 있다. 따라서, 통전 상태로는 되지 않고, 방전의 효율이 양호하여 진다.
또한, 발광발열체용구체(40)와 접촉하는 개재재료(19)가, 고밀도화된 불침투성의 탄소 및 흑연으로부터 구성되어 있기 때문에, 발광발열체(41)가 3000℃를 넘어 약 5000℃까지 상승한 경우라도, 그 고온에 견딜 수 있다.
또, 개재재료(19)의 재질은, 가열실(10)의 내벽과 같이, 내화 콘크리트나 내열내화벽돌 등의 부정형내화물이라도 좋지만, 그 경우는 3000℃ 정도까지의 내열성 밖에 유지되지 않는다.
본 실시형태로서는, 최초에 인가하는 전압을 400∼500 V로 하여, 강한 파워를 발광발열체(41)에 줌으로써, 단숨에 그 온도를 5000℃까지 상승시킬 수 있다. 5000℃ 에서는, 거의 모든 것이 분해되고, 일반의 소각로의 잔류물인 재까지도 분해할 수가 있을 뿐만 아니라, 잔류물이 전혀 없다. 또한, 분해속도가 빠르기 때문에 대량의 폐기물을 일정히 계속 분해할 수 있다. 또, 일단 5000℃가 된 후는, 전압은 30 V 정도로 충분하며, 폐기물용열분해장치(7)는 저비용으로 운전하는 것이가능하다.
발광발열체(41)가 5000℃ 가까운 고온이 되더라도, 가열실(10)내는 무산소상태하 혹은 진공상태하이기 때문에, 발광발열체(41)로부터 20∼30 cm 정도 떨어진 위치에서는, 온도는 급격히 낮아지고 있어 폐기물용열분해장치(7)를 냉각하는 필요는 없다.
탄소 및 흑연은 초고온도로 초전도성이 되는 소재이며, 그 성질을 유효하게 이용하고 있는 것이다.
또, 이러한 가열실(10)의 내벽 및 바닥면의 구조를, 상술의 분해가스 무해화장치(3b)에 적용하면, 분해가스를 효율적으로 무해화할 수가 있다.
또한, 상기의 개재재료(19) 및 발광발열체용구체(40)를 일체화하여 발광발열체유니트로 하고, 이 발광발열체유니트를 가열실(10)내의 카본전극(30,30)사이에 설치하고, 상기와 같이 폐기물용열분해장치(7)를 운전하는 것도 가능하다.
그 예를, 도 16 및 도 17을 참조하여 설명한다. 도 16은, 개재재료(19)를 고정하는 가대(80)의 사시도이며, 도 17의(a) 및 (b)는, 개재재료(19)를 고정한 가대 (80)의 측면도 및 평면도이다.
가대(80)는, 사각형의 틀체(81)의 사각에 아래쪽으로 뻗은 다리(82)를 구비한 구조를 갖고 있다. 또, 필요에 따라서, 틀체(81)의 각 변의 중앙부 부근에도 다리(82)를 설치해도 좋다.
원주형상의 개재재료(19)의 복수가, 틀체(81)의 평행한 2변에 걸쳐, 해당 2변에 직각으로 또한 일정한 간격을 두어 서로 평행하게 가설되고 고정되어 있다.그리고, 해당 2변에 개재재료(19)의 복수가, 상기 간격을 두고 서로 평행하게 또한 연직으로 설치되고 고정되어 있다. 또, 상기 간격은, 발광발열체용구체(40)의 지름보다도 작게 되어 있다. 또한, 개재재료(19)는 반원주상이라도 좋다.
이 개재재료(19)를 설치한 가대상에「개재재료(19)로 둘러싸인 부분에」, 복수의 발광발열체용구체(40)를 얹어 놓고, 개재재료(19) 및 발광발열체용구체(40)가 일체화된 발광발열체유니트로 한다.
발광발열체용구체(40)는 개재재료(19)에 둘러싸여 개재재료(19)와 접촉하고 있기 때문에, 발광발열체용구체(40)와 가열실(10)의 상기 내벽 및 상기 바닥면이 접촉하는 일이 없고, 따라서, 상기 내벽 및 상기 바닥면이 열에 의해 열화하거나 융해하기도 할 가능성이 낮다.
또한, 개재재료(19)가 구면을 갖고 있는 점에서, 발광발열체용구체(40)와도 점접촉하고 있다. 따라서, 통전상태로는 되지 않고, 방전의 효율이 양호하여 진다.
또한, 폐기물용열분해장치(7)의 양측면의 개구부(52) 외에, 정면에도 개구부분을 설치하여, 상기 발광발열체유니트를 출입하는 것이 가능한 구조라고 하면, 발광발열체용구체(40)를 교환하는 작업이 대단히 용이하여 지고 바람직하다. 또한, 미량의 잔류물이 있는 경우의 청소작업이나, 상기 발광발열체유니트 및 전극유니트 (57) 등의 수리, 점검, 교환 등의 작업이 3방향에서 용이하게 행할 수 있게 되어 있기 때문에, 바람직하다.
또, 개재재료(19)는, 고밀도화된 불침투성의 탄소 및 흑연으로 구성되어 있다. 또한, 가대(80)의 재질은, 충분한 내열성을 가지면 특히 한정되지 않지만, 철판 등의 간편한 것으로 충분하기 때문에, 상기 발광발열체유니트의 수리, 점검, 교환 등의 작업이 용이하다.
(제 8 실시형태)
제 1∼7 실시형태의 폐기물용열분해장치(1∼5 및 7)에 있어서, 카본전극 (30,30) 및 카본전극(130,130)에, 선단이 예리한 원주형상인 뿔형상전극(30a,130a)를 상기 양 카본전극(30,130)의 판면에 대하여 거의 직각으로 배설하였다. 또, 도 18은, 뿔형상전극(30a)을 부착한 카본전극(30)의 사시도이다.
이러한 구성으로부터, 발광발열체용구체(40) 또는 제2발광발열체용구체(140)와 전극과의 접촉점의 수가 증가하기 때문에, 방전의 효율이 보다 높아져, 보다 단시간에서 3000℃ 정도의 고온을 얻을 수 있게 된다.
또, 뿔형상전극(30a,130a)의 형상은, 발광발열체용구체(40) 또는 제2발광발열체용구체(140)와의 접촉상태가 보다 완전히 점접촉되는 것에서 원주형상이 바람직하지만, 각기둥형상이라도 좋다. 또한, 선단은 예리하지 않아도 좋다(봉 형상이라도 좋다). 또한, 상기 판면에 대한 각도는 직각이 바람직하지만, 직각이 아니더라도 좋다. 또한, 배설하는 뿔형상전극(30a, 130a) 수는 특히 한정되지 않지만, 통상은 1∼5개 정도이다. 또한, 그 재질은 통상, 상기 양 카본전극(30,130)과 동일하다.
(제 9 실시형태)
제 1∼8 실시형태의 폐기물용열분해장치(1∼5 및 7)에 있어서, 가열실(10)의 내벽「내화 콘크리트(13a) 및 내열내화벽돌(14)」 또는 분해가스가열실(110)의 내벽「내화 콘크리트(113a) 및 도시되지 않은 내열내화벽돌」중 적어도 발광발열체용구체(40) 또는 제2발광발열체용구체(140)가 접촉하는 부분을, 질화붕소를 함유하는 부정형내화물(내화 콘크리트, 내열벽돌 등)으로 구성하였다.
질화붕소는 융점이 3000℃이며, 고온하에서 전기절연성을 갖는다. 따라서, 가열실(10) 또는 분해가스가열실(110)의 내벽 중 발광발열체용구체(40) 또는 제2발광발열체용구체(140)가 접촉하는 부분의 내열성이 향상하여, 3000℃ 부근의 고온이 되더라도 열화나 용해가 생길 가능성이 낮다.
또, 질화붕소를 함유하는 부정형내화물 대신에, 질화붕소, 니오브, 탄화규소, 탄화붕소, 산화마그네슘, 산화하프늄, 이산화하프늄, 및 산화베릴륨알루미늄로부터 선택된 적어도 1종을 함유하는 부정형내화물을 사용하더라도 좋다.
다음에, 상기 각 실시형태에 있어서 사용된, 흑연으로 구성된 구형의 발광발열체용구체(40) 및 제2발광발열체용구체(140)의 제조방법 및 물성을 상세하게 설명한다.
(제조예1)
페놀계수지 55중량부와, 0.1∼0.5 mm의 길이의 아크릴섬유 45중량부를 혼합한다. 또, 페놀계수지 대신에, 폴리비닐벤젠수지를 사용하더라도 좋다. 또한, 아크릴섬유 대신에, 동식물섬유나, 아크릴섬유와 동식물섬유와의 혼합물을 사용하더라도 좋다. 이러한 아크릴섬유 등의 섬유는, 발광발열체용구체의 제조공정에 있어서 탄화하여, 발광발열체용구체의 내부에서 탄소섬유가 된다.
페놀계수지 및 아크릴섬유의 혼합물을 금형에 충전하여, 이것에 페놀계수지가 경화하는데 충분한 열과 압력을 주고, 구형(예컨대, 지름 33 mm)으로 성형한다. 또, 성형물의 형상은, 반구형, 직방체, 원주형 등의 형상이라도 좋다. 반구형의 경우는, 이 단계에서 2개의 반구형을 일체화하여 구형으로 하여둔다. 또한, 이 성형물은, 원하는 성분을 주입하기 위한 구멍이나 오목부 등을 갖고 있어도 좋다.
그리고, 해당 성형물을 불활성가스 중, 250∼300℃에서 내염화처리를 실시하고, 그 위에 1000∼1500℃에서 탄화한다. 이어서, 2000∼3000℃에서 흑연화하고, 또한, 사이징처리(표면처리)를 실시한다.
탄화 및 흑연화의 공정에서는, 열간정수압성형(HIP)로 30 MPa 이상의 압력을 등방적으로 주면서, 불활성가스 중에서의 소성을 되풀이함으로써, 흑연을 고밀도화한다. 또, HIP는, 구형에도 등방적으로 압력을 가할 수 있는 방법이다.
일반적인 흑연이나 탄소류의 표면 및 내부에는 다수의 세공이 존재하고, 세공부분의 표면적은 전표면적의 25% 정도인 것이 통상이다. 그러나, 상기와 같은 조작에 의해서, 해당 흑연의 표면 및 내부에 존재하는 세공의 표면적을, 전표면적의 10% 이하까지, 경우에 따라서는 5% 이하까지 저감할 수 있다.
필러로서 페놀계수지를 사용하면, 세공이 비교적 적은 흑연이 얻어지지만, 상기와 같은 압력을 가하면서 소성에 의해서, 보다 정밀도가 좋은 불침투성의 흑연을 얻을 수 있다. 이러한, 불침투성의 흑연은, 넓은 실용온도범위에 걸쳐, 거의 대부분의 화학약품에 대하여 내식성을 갖는다. 또한, 일반의 내식성재료와 비교하여, 매우 높은 열전도성을 갖고 있다. 또한, 열안정성이 뛰어나며, 급격한 온도변화에도 악영향을 쉽게 받지 않는다.
또, 페놀계수지의 첨가량은 10∼60중량부의 범위가 바람직하다. 페놀계수지가 60중량부를 넘으면, 얻어진 불침투성흑연의 비중이 가벼워지게 되며, 또한, 내부에 기포가 들어가기 쉽게 되거나 미경화부분(겔형상부분)이 잔존하기 쉽게 되기도 한다. 또한, 탄화공정 및 흑연화공정에서, 압력을 등방적으로 주기 어렵게 된다. 또한, 10중량부 미만이면, 페놀계수지와 아크릴섬유를 일체화하여, 성형물로 하는 것이 곤란하게 된다. 상기와 같은 문제점이 보다 확실히 발생하지 않도록 하기 위해서는, 페놀계수지의 첨가량은, 20∼55중량부로 하는 것이, 보다 바람직하다. 단지, 내열충격성을 고려하면, 페놀계수지는 아크릴섬유를 굳히는데 필요한 양으로 충분하며, 보다 작은 것이 바람직하다.
이러한 조작을 함으로써, 불침투성의 흑연으로 이루어지는 구형(지름30 mm)의 발광발열체용구체가 얻어진다. 직방체, 원주형 등의 형상의 경우에는 연마 등에 의해 구형으로 성형하여, 발광발열체용구체로 한다.
이 발광발열체용구체는 불침투성의 흑연으로 구성되어 있기 때문에, 고무와 같은 정도이거나, 그 이하의 흡착성밖에 구비하고 있지 않다. 게다가, 강도는 통상의 흑연의 2∼3배, 경도는 65이상(본 제조예의 경우는 68), 밀도는 1.87 g/cm3이상(섬유의 혼합의 비율로 조절하는 것이 가능)을 얻을 수 있다. 또, 인장강도는 16.7 MPa, 굴곡강도는 35.3 MPa, 압축강도는 98.0 MPa, 탄성율은 12700 MPa이상, 열팽창계수는 3.0×10-6/℃, 열전도도는 151 W/m·℃, 내열온도는 3000℃ 이다. 또한, 화학적 성질에 있어서는, 진한 황산, 질산 등의 강산성의 약품이나, 수산화나트륨 수용액 등의 강알카리성의 약품 등에 대하여 뛰어난 내식성을 나타낸다. 단지, 페놀계수지를 원료로 한 경우는, 내알카리성이 약간 떨어지는 경우가 있다. 내식성시험의 결과를 표1∼3에 정리하여 나타낸다. 또, 각 표 중의 농도의 항의「전」은, 「모든 농도」를 의미한다.
이 발광발열체용구체는 상기와 같은 불침투성의 흑연으로 이루어지기 때문에, 이하와 같은 뛰어난 특성을 갖는다.
(1)상기 유해물질 등의 화학물질에 의해 열화하기 어렵다.
(2)분위기중의 산소나, 상기 폐기물 등이 분해하여 생성한 산소와 반응하기 때문에, 열화하기 어렵고, 또한, 일산화탄소나 이산화탄소를 발생하는 일이 거의 없다.
(3)강도가 높기 때문에, 마모가 적고 내구성이 뛰어나다.
(4)세공이 적기 때문에, 상기 유해물질 등을 흡착하기 어렵다. 또한, 기체 등을 거의 흡착하지 않으므로, 고온 하에서 흡착가스를 발생하는 경우가 극히 적다.
(5)전기 및 열의 전도성이 우수하다.
(6)온도가 급격한 변화에 의한 충격에 강하다.
본 제조예의 발광발열체용구체는, 공기 중에서도 문제없이 사용 가능하지만, 진공상태나 무산소상태에 있어서 사용하면, 발광발열체용구체가 쉽게 산화, 열화하지 않기 때문에 사용조건으로서는 바람직하다. 특히, 진공상태 하에서는 방전의 효율이 양호하고, 고온을 쉽게 얻을 수 있기 때문에, 적은 전력으로 고온을 얻을 수있어, 고온을 얻기 위한 비용이 염가로 되는 효과도 있다.
(표1)
화학약품명 농도(중량%) 온도(℃) 내식성1)
「산」염산질산불화수소산불화수소산황산인산인산크롬산질산수산아황산(아황산 가스포화)염산(염소가스포화)불화수소산+질산 전10∼404848∼6025∼75859610전전-205/15 비점60비점90130비점10093비점비점실온비점93 ABAAAAABAAAAA
1) A: 전혀 침식되지 않음
B: 거의 침식되지 않음
(표2)
화학약품명 농도(중량%) 온도(℃) 내식성1)
「알카리」레이온방사액가성소다수용액가성소다수용액「염류수용액」염화아연염화철염화나트륨차아염소산나트륨과황산암모늄황산동「할로겐」염소염소수 -6767∼80전전전5전전100포화 비점비점125비점100비점실온18비점170실온 AAAAAAAAAAA
1) A: 전혀 침식되지 않음
B: 거의 침식되지 않음
(표3)
화학약품명 농도(중량%) 온도(℃) 내식성1)
[유기 화합물]아세톤에틸알콜사염화탄소사염화에탄클로로포름케로신다운삼2)벤젠벤젠(염소포화)벤질클로라이드메틸알콜단일클로로벤젠 10095100100100100100100100100100100 비점비점비점비점비점비점170비점60170비점비점 AAAAAAAAAAAA
1) A: 전혀 침식되지 않음
B: 거의 침식되지 않음
2) 다우 케미칼사제의 열매체
(제조예2)
사용하는 원료이외는 제조예1과 완전히 같기 때문에, 같은 부분의 설명은 생략하고, 상위점만 설명한다.
제조예1에 있어서의 아크릴섬유 대신에 그라파이트분말(고정탄소 99.5%, 평균입경 4㎛인 것)을 사용한 이외는, 제조예1과 완전히 동일하게 하여, 발광발열체용구체를 제조하였다. 또, 그라파이트분말은, 카본블랙분말, 코크스, 비장탄 등의 목탄의 미분, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물이라도 좋다.
이렇게 해서 얻어진 발광발열체용구체는, 제조예1의 발광발열체용구체와 같은 뛰어난 특성을 갖고 있었다.
(제조예3)
사용하는 원료이외는 제조예1과 완전히 같기 때문에, 같은 부분의 설명은 생략하며, 상위점만 설명한다.
페놀계수지 55중량부와, 그라파이트분말(고정탄소 99.5%, 평균입경 4㎛의 것) 40중량부와, 탄소섬유 5중량부를 혼합한다. 또, 페놀계수지 대신에, 폴리디비닐벤젠수지를 사용하더라도 좋다. 또한, 그라파이트분말은, 카본블랙분말, 코크스, 비장탄 등의 목탄의 미분, 아크릴섬유, 동식물섬유, 또는 이들 중 2종이상의 혼합물이라도 좋다.
페놀계수지, 그라파이트분말, 탄소섬유의 혼합물에 제조예1과 같은 조작을 실시하여, 고밀도로 세공이 적은 불침투성흑연으로 이루어지는 구형의 발광발열체용구체를 제조하였다.
이렇게 해서 얻어진 발광발열체용구체는, 제조예1의 발광발열체용구체와 같이 뛰어난 특성을 갖는 것에 더하여, 탄소섬유의 첨가에 의해 강도가 보다 우수하다.
또, 페놀계수지의 첨가량은 10∼60중량부, 그라파이트분말은 30∼89중량부, 탄소섬유는 1∼10중량부인 것이 바람직하고, 이 범위의 조성으로 여러 가지 특성의 발광발열체용구체를 제조하는 것이 가능하다. 페놀계수지가 60중량부를 넘으면, 제조예1에 있어서 상기한 문제가 생기는 경우가 있다. 또한, 10중량부 미만으로서, 페놀계수지와 그라파이트분말을 일체화하여, 성형물로 하는 것이 곤란하게 된다. 상기와 같은 문제점이 보다 확실히 발생하지 않도록 하기 위해서는, 페놀계수지의 첨가량은, 20∼55중량부로 하는 것이, 보다 바람직하다. 단지, 내열충격성을 고려하면, 페놀계수지는 그라파이트분말을 굳히는 데 필요한 양으로 충분하며, 보다 소량인 편이 바람직하다.
또한, 탄소섬유의 첨가량이 1중량부 미만이면, 강도를 향상시키는 효과가 작고, 10중량부를 넘으면, 얻어진 발광발열체용구체에 크랙이 쉽게 생기게 되는 경향이 있다. 강도와 크랙이 쉽게 생기지 않는다는 밸런스로부터, 탄소섬유의 첨가량은 3∼7중량부로 하는 것이, 보다 바람직하다.
(제조예4)
사용하는 원료이외는 제조예1과 완전히 같기 때문에, 같은 부분의 설명은 생략하고, 차이점만 설명한다.
페놀계수지 55중량부와, 그라파이트분말(고정탄소 99.5%, 평균입경 4㎛의 것) 40중량부와, 텅스텐분말(평균입경 1.0㎛정도, 부피비중(무하중) 4.22, 순도 99.9% 이상) 5중량부를 혼합한다. 그리고 페놀계수지 대신에, 폴리비닐벤젠수지를 사용하더라도 좋다. 또한, 그라파이트분말은, 카본블랙분말, 코크스, 비장탄 등의 목탄의 미분, 아크릴섬유, 동식물섬유, 또는 이들 중 2종이상의 혼합물이라도 좋다. 또한, 텅스텐분말은, 티타늄분말(평균입경 1.0㎛정도, 부피비중(무하중) 1.5∼ 2.0, 순도 99.9% 이상), 또는, 상기 텅스텐분말과 상기 티타늄분말과의 혼합물이라도 좋다.
페놀계수지, 그라파이트분말, 텅스텐분말의 혼합물에 제조예1과 같은 조작을 실시하여, 고밀도로 세공이 적은 불침투성흑연으로 이루어지는 구형의 발광발열체용구체를 제조하였다. 단지, 제조예1의 경우와는 달리, 본 제조예의 발광발열체용구체는 텅스텐을 함유하고 있고, 또한, 흑연화의 최종공정에는 불활성가스 중, 약 3000℃ 에서의 열처리공정을 갖고 있다.
텅스텐은 약 3000℃에서의 열처리에 의해 1탄화2텅스텐「W2C, 식량 379.71, 밀도 17.2 g/cm3, 모스경도 9, 전기저항율 81μΩ/cm(25℃)」으로 되어 있고, 또한, 티탄은 탄화티탄「TiC, 식량 59.90, 융점 3140±90℃, 비점 4300℃, 밀도 4.94 g/cm3, 전기저항율 193μΩ/cm(실온)」으로 되어 있다. 또, 1탄화2텅스텐은 2400℃ 이상으로 가열된 경우는, 그 결정형은 안정적인 β형이 된다.
티탄은, 융점이 1675℃, 비점이 3262℃, 밀도가 4.54 g/cm3이지만, 탄화티탄이 되는 것에 따라, 융점, 비점이 대폭 상승하고, 밀도도 고밀도가 된다. 또, 텅스텐의 융점은 3387℃, 비점은 5962℃ 이다.
이러한 1탄화2텅스텐 및 탄화티탄의 적어도 한쪽을 함유하는 불침투성의 흑연으로 이루어지는 발광발열체용구체는, 제조예1의 항에 상기한 (1)∼(6)같은 특징을 갖는 것 이외에도, 제조예1의 1탄화2텅스텐 및 탄화티탄을 함유하지 않은 것과 비교하여, 내식성, 기계적 강도(경도가 높고, 탄성율은 310000∼440000 MPa 이다), 내열성(3000℃ 이상에 견딘다)이 뛰어나다. 또한, 전기통전성이 뛰어나고(전기저항율은 70μΩ/cm 이하이다. 본 제조예의 경우는, 10μΩ/cm 이다.), 방전의 효율이 양호하다.
또, 불활성가스 중, 약 3000℃ 에서의 열처리는, 하기와 같은 이점이 있다.
(a)열처리 후에, 발광발열체용구체에 광휘열처리(발광발열체용구체의 표면을 광택을 갖는 상태로 하는 처리) 등의 마무리 처리나 마무리 가공을 실시할 필요가 없다.
(b)사용 시에 발광발열체용구체의 변형이 작다.
(c)무공해이다.
또, 페놀계수지의 첨가량은 10∼60중량부, 그라파이트분말은 20∼89중량부, 텅스텐분말은 1∼20중량부인 것이 바람직하다. 페놀계수지가 상기 범위를 벗어나면, 제조예3에 있어서 상기한 바와 같은 문제가 생긴다. 또, 텅스텐분말을 10중량부를 넘어 첨가한 경우에는, 페놀계수지, 그라파이트분말, 및 텅스텐분말을 일체화하여 성형물로 하기 위해서, 페놀계수지의 첨가량은 20∼60중량부로 하는 것이 바람직하다.
또한, 텅스텐분말의 첨가량이 1중량부 미만이면, 기계물성, 내식성, 내열성을 향상시키는 효과가 작고, 20중량부를 넘으면, 반대로 상기 기계물성이 저하하는 방향이 되어, 발광발열체용구체에 크랙이 쉽게 생기는 경향이 되고, 또한, 발광발열체용구체의 가공성이 저하하는 경향이 되는 등의 문제가 생기는 경우가 있다. 기계물성, 내식성, 내열성을 충분히 향상시키고, 또한 전기의 크랙이나 가공성의 문제가 확실히 생기지 않도록 하기 위해서는, 텅스텐분말의 첨가량은, 5∼10중량부로 하는 것이, 보다 바람직하다.
단지, 상기의 크랙이나 가공성의 문제는, 발광발열체용구체가, 2개의 반구형을 일체화하여 구형으로 한 것인 경우에 발생하기 쉽고, 처음부터 원료를 구형으로성형한 것인 경우는 발생하기 어렵다. 따라서, 구멍이나 오목부 등을 갖는 구형을 원료로부터 성형하고, 텅스텐분말을 그 구멍이나 오목부 등으로부터 주입하여 발광발열체용구체를 제조하면, 텅스텐분말의 첨가량을 10중량부 초과하여도, 상기와 같은 문제점이 발생할 가능성이 낮다. 따라서, 텅스텐분말의 첨가량이 10중량부 초과 20중량부 이하인 경우에는, 상기와 같은 방법을 채택하는 것이 바람직하다.
(제조예5)
그라파이트분말을 페놀계수지 보다도 다량으로 사용한 경우의 예를 설명한다. 사용하는 원료이외는 제조예1와 완전히 같기 때문에, 같은 부분의 설명은 생략하여, 차이점만 설명한다.
페놀계수지 20중량부와, 그라파이트분말(고정탄소 99.5%, 평균입경 4㎛의 것) 70중량부와, 텅스텐분말(평균입경 1.0㎛정도, 순도 99.9% 이상) 10중량부를 혼합한다. 또, 페놀계수지 대신에, 폴리비닐벤젠수지를 사용하더라도 좋다. 또한, 그라파이트분말은, 카본블랙분말, 코크스, 비장탄 등의 목탄의 미분, 아크릴섬유, 동식물섬유, 또는 이들 중 2종이상의 혼합물이라도 좋다. 또한, 텅스텐분말은, 티탄분말, 또는 상기 텅스텐분말과 상기 티탄분말과의 혼합물이라도 좋다.
페놀계수지, 그라파이트분말, 및 텅스텐분말의 혼합물에 제조예4와 같은 조작을 실시하여, 고밀도로 세공이 적은 불침투성흑연으로 이루어지는 구형의 발광발열체용구체를 제조하였다.
이렇게 하여 얻어진 발광발열체용구체는, 제조예4의 발광발열체용구체와 같은 뛰어난 특성을 갖고 있고, 그 비중은 1.5∼1.8이었다. 단지, 비중 9.0 g/cm3의 텅스텐분말(98 Mpa의 압력에 의해 프레스한 것)을 사용하면, 발광발열체용구체의 비중은 2.66∼2.7이 된다. 발광발열체용구체에 불침투성을 유지시키기 위해서, 및 압력을 가하여 고밀도화하기 위해서는, 비중9.0g/cm3의 텅스텐분말을 사용하는 것은 보다 바람직하다.
(제조예6)
사용하는 원료이외는 제조예1과 완전히 같기 때문에, 같은 부분의 설명은 생략하고, 차이점만 설명한다.
페놀계수지 20중량부와, 지르코늄분말 10∼20중량부와, 그라파이트분말(고정탄소 99.5%, 평균입경 4㎛의 것) 60∼70중량부를 혼합한다. 또, 페놀계수지 대신에, 폴리디비닐벤젠수지를 사용하더라도 좋다. 또한, 그라파이트분말은, 카본블랙분말, 코크스, 비장탄 등의 목탄의 미분, 아크릴섬유, 동식물섬유, 또는 이중 2종 이상의 혼합물이라도 좋다.
페놀계수지, 그라파이트분말, 탄소섬유의 혼합물을, 우선 250∼300℃에 가열하여 페놀계수지를 경화시키고, 다음에 1900℃(지르코늄의 융점 1857℃ 이상)으로 HIP 소성하여, 탄소와 지르코늄을 반응시켜 탄화지르코늄 ZrC(융점 3540℃, 비점 5100℃, 모스경도 8∼9 이상)으로 하여, 고밀도로 세공이 적은 탄소재로 하였다. 그리고, 또한 3000℃에서 HIP 소성하여, 불침투성흑연으로 이루어지는 구형의 발광발열체용구체를 제조하였다. 또, 첨가한 금속이 지르코늄인 경우는 그 융점이 1857℃이기 때문에, 그 융점 이상의 1900℃에서 HIP 소성하였지만, 후술과 같은 다른 금속의 경우에는 탄소와 반응시켜 금속탄화물로 하기 때문에, 그 금속의 융점이상의 온도로 HIP 소성하는 것이 바람직하다.
이렇게 해서 얻어진 발광발열체용구체는, 제조예1의 발광발열체용구체와 같은 뛰어난 특성을 갖는 것에 더하여, 지르코늄분말의 첨가에 의해 발광발열체용구체의 내열성이 보다 우수하다.
또, 지르코늄분말의 첨가량이 10중량부 미만이면, 내열성의 큰 향상을 기대할 수 없고, 또한, 20중량부를 넘으면, 제조예4 및 5와 같이 크랙이 쉽게 생기게 된다는 문제가 있다.
또한, 지르코늄분말을 니오브분말(Nb) 또는 붕소분말(B)로 하더라도 좋고, 이들 3종 중 2종 이상 혼합하여 사용하더라도 좋다. 또한, 이들에 텅스텐분말 및 티탄분말의 적어도 한쪽을 첨가하더라도 좋다. 각각의 첨가량은 10∼20중량부로 하고, 이들 금속성분은 합계 40중량부를 넘지 않는 것으로 한다. 또, 그라파이트분말 (카본블랙분말)은 40중량부 이상으로 하고, 바인더인 페놀계수지는 20중량부 정도가 바람직하다.
또, 지르코늄분말과 니오브분말을 더불어 사용한 경우는, 이들이 고온에서 반응하고, 그 반응생성물은 초전도성을 갖는다. 또한, 니오브는 그라파이트분말(카본블랙분말)로 반응하여 탄화니오브가 되고, 발광발열체용구체의 내열성, 경도, 및 도전성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 지금까지 설명하여 온 각 제조예에 있어서는, 원료를 금형에 넣어 가열, 가압하여 구형으로 성형한 예를 설명하였는데, 원료를 캅셀에 넣어 가열, 가압하여 봉 형상으로 성형한 후에, 절삭가공하여 구형으로 하여도 좋다. 그 때는, 원료를 캅셀에 넣은 후, 캅셀내를 진공으로 탈기하여 가열하여 페놀계수지를 경화시킨다. 그리고, 온도를 1900℃ 이상으로 올리고, 49∼294 MPa의 압력으로 HIP 소성하고, 그 위에 3000℃에서 HIP 소성한다.
또, 3000℃ 에서의 소성을 하기 전의 단계에서도, 대단히 고밀도화된 탄소재로 되어있기 때문에, 이 봉 형상의 탄소재를 연삭가공하여 구형이라고 하면, 세공이 적은 발광발열체용구체로서 적합하게 사용할 수가 있다.
금형을 사용한 방법의 경우는, 구형에의 성형공정 및 HIP 소성공정이 전혀 다른 2개의 공정을 할 필요가 있으나, 이러한 캅셀을 사용한 방법이면, HIP 소성공정의 1공정만으로 좋기 때문에, 경제적이다.
또, 캅셀의 재질로서는, 원료와 고온 하에서 반응을 일으키지 않도록 하는 것이면 특히 한정되지 않지만, 통상, 스텐레스, 알루미늄, 철 등을 들 수 있다.
(제조예7)
바인더로서 피치(석유피치, 코르타르피치, 송근피치 등)을 사용한 예를 설명한다.
그라파이트분말(카본블랙분말이라도 좋다), 피치, 금속분말, 및 소량의(최소한의) 용제를 혼합하여, 스텐레스, 알루미늄, 철 등으로 이루어지는 원주형의 캅셀에 장입한다(장입량은 캅셀용량의 80 vo1% 정도). 해당 캅셀내를 탈기하여 진공으로서 1000℃에서 소성후, 49∼294 MPa의 압력하 1900 ℃ 이상으로 소성하여, 탄화시킨다. 그리고 또한 3000℃에서 흑연화하여, 구형으로 가공하고, 고밀도로 세공이 적은 불침투성흑연으로 이루어지는 발광발열체용구체를 제조하였다.
또, 그라파이트분말은 40중량부 이상이다. 그리고, 금속분말은 텅스텐분말, 티탄분말, 지르코늄분말, 니오브분말, 및 붕소분말로부터 선택된 1종 이상이며, 합계 10∼20중량부이다.
또한, 3000℃ 에서의 흑연화를 하기 전의 단계에서도, 대단히 고밀도화된 탄소재로 되어있기 때문에, 이것을 연삭가공하여 구형으로 하면, 세공이 적은 발광발열체용구체로서 적합하게 사용할 수가 있다.
(제조예8)
상기의 제조예1∼6에 있어서는, 가압 및 소성의 공정은 불활성가스 속에서 행하였지만, 이 불활성가스를 질소라고 하면 첨가한 금속성분 등이 질화하기 때문에, 발광발열체용구체의 강도, 경도, 및 방전에 대하는 내성을 더욱 높일 수 있다.
또한, 제조예1∼7에 있어서 제조된 발광발열체용구체를, 질소분위기하 1900∼2000℃에서 두 번째 소성함으로써도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 폐기물을 가열하는 가열실과,
    상기 폐기물을 상기 가열실내에 도입하는 도입구와,
    상기 가열실내에 설치된 적어도 한 쌍의 전극과,
    전압이 인가되면 방전이 생기도록 상기 전극사이에 개재된, 탄소를 주성분으로 하는 복수의 발광발열체용구체로 이루어지는 발광발열체와,
    상기 폐기물이 열분해된 분해가스를 상기 가열실 밖으로 배출하는 배기구를 구비함과 동시에,
    상기 발광발열체용구체가 무산소상태 하에 놓여져 있는 것을 특징으로 하는 폐기물용열분해장치.
  3. 폐기물을 가열하는 가열실과,
    상기 폐기물을 상기 가열실내에 도입하는 도입구와,
    상기 가열실내에 설치된 적어도 한 쌍의 전극과,
    전압이 인가되면 방전이 생기도록 상기 전극사이에 개재된, 탄소를 주성분으로 하는 복수의 발광발열체용구체로 이루어지는 발광발열체와,
    상기 폐기물이 열분해된 분해가스를 상기 가열실 밖으로 배출하는 배기구를 구비함과 동시에,
    상기 발광발열체용구체가 진공상태 하에 놓여 있는 것을 특징으로 하는 폐기물용열분해장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 발광발열체용구체가, 목탄, 흑연, 및 탄소복합재료로부터 선택된 적어도 1종으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐기물용열분해장치.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 발광발열체용구체가 불침투성을 갖는 것을 특징으로 하는 폐기물용열분해장치.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 발광발열체용구체가 구형인 것을 특징으로 하는 폐기물용열분해장치.
  7. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 폐기물을 상기 발광발열체용구체에 꽉 눌러 접촉시키는 압접수단을, 상기 가열실내에 구비하는 것을 특징으로 하는 폐기물용열분해장치.
  8. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 또한, 활성탄 및 목탄의 적어도 한쪽으로 구성되고 또한 상기 분해가스가 통기하는 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 폐기물용열분해장치.
  9. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 가열실내의 압력을 측정하는 진공계와, 해당 진공계의 측정치에 의해 상기 가열실내의 압력을 소정의 값으로 조정하는 압력조정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 폐기물용열분해장치.
  10. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 가열실의 내벽 중 적어도 상기 발광발열체용구체와 접촉하는 부분과 상기 발광발열체용구체와의 사이에, 탄소를 주성분으로 하는 개재재료를 구비한 것을 특징으로 하는 폐기물용열분해장치.
  11. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 가열실의 내벽 중 적어도 상기 발광발열체용구체가 접촉하는 부분을, 질화붕소, 니오브, 탄화규소, 탄화붕소, 산화마그네슘, 산화하프늄, 이산화하프늄, 및 산화베릴륨알루미늄으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하는 부정형 내화물로 구성한 것을 특징으로 하는 폐기물용열분해장치.
  12. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 전극의 적어도 일부가 봉형상 또는 뿔형상으로서, 상기 발광발열체용구체로 둘러싼 것을 특징으로 하는 폐기물용열분해장치.
  13. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 액체형상의 폐기물을 상기 가열실내에 도입하는 도입관을 구비한 것을 특징으로 하는 폐기물용열분해장치.
  14. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 분해가스 중에 잔존하는 유해물질을 열분해하여 상기 분해가스를 무해화하는 분해가스 무해화장치를 구비함과 동시에, 해당 분해가스 무해화장치는,
    상기 분해가스를 가열하는 분해가스가열실과,
    상기 분해가스를 상기 분해가스가열실내에 도입하는 분해가스도입구와,
    상기 분해가스가열실내에 설치된 적어도 한 쌍의 제2전극과,
    전압이 인가되면 방전을 생기게 하도록 상기 제2전극사이에 개재된, 탄소를 주성분으로 하는 복수의 제2발광발열체용구체로 이루어지는 제2발광발열체와,
    상기 분해가스가 무해화된 무해화가스를 상기 분해가스가열실 밖으로 배출하는 무해화가스배기구와,
    활성탄 및 목탄의 적어도 한쪽으로 구성되고 또한 상기 무해화가스가 통기하는 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐기물용열분해장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 분해가스 무해화장치가,
    상기 분해가스가열실내의 압력을 측정하는 제2진공계 및 해당 제2진공계의 측정치에 의해 상기 분해가스가열실내의 압력을 소정의 값으로 조정하는 제2압력조정수단,
    상기 분해가스가열실의 내벽 중 적어도 상기 제2발광발열체용구체가 접촉하는 부분과 상기 제2발광발열체용구체와의 사이에 구비된 탄소를 주성분으로 하는 제2개재재료,
    적어도 상기 제2발광발열체용구체가 접촉하는 부분이, 질화붕소, 니오브, 탄화규소, 탄화붕소, 산화마그네슘, 산화하프늄, 이산화하프늄, 및 산화베릴륨알루미늄로부터 선택된 적어도 1종을 함유하는 부정형 내화물로 구성된 상기 분해가스가열실의 내벽,
    및 상기 제2발광발열체용구체로 둘러싼, 적어도 일부가 봉형상 또는 뿔형상의 제2전극, 중 적어도 하나를 구비한 것을 특징으로 하는 폐기물용열분해장치.
KR10-2000-7010510A 1999-02-18 2000-02-18 폐기물용열분해장치 KR100368938B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8214299 1999-02-18
JP82142 1999-02-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010052218A KR20010052218A (ko) 2001-06-25
KR100368938B1 true KR100368938B1 (ko) 2003-01-24

Family

ID=13766192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2000-7010510A KR100368938B1 (ko) 1999-02-18 2000-02-18 폐기물용열분해장치

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7005112B1 (ko)
EP (1) EP1134041A4 (ko)
JP (1) JP3687737B2 (ko)
KR (1) KR100368938B1 (ko)
CN (1) CN1148529C (ko)
AU (1) AU741958B2 (ko)
HK (1) HK1036775A1 (ko)
TW (1) TW476674B (ko)
WO (1) WO2000048753A1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000048753A1 (en) * 1999-02-18 2000-08-24 Kyowa Co., Ltd. Thermal decomposer for waste
WO2002093078A1 (fr) * 2001-05-11 2002-11-21 Donlafa Technology Co., Ltd. Procede de decomposition thermique a haute temperature et son dispositif
JP2003034582A (ja) * 2001-07-23 2003-02-07 Taiyo Yuden Co Ltd 再生セラミックスラリー及びその製造方法と、再生セラミック粉末及びその製造方法と、セラミック電子部品及びその製造方法
JPWO2003049771A1 (ja) * 2001-12-11 2005-04-21 味の素株式会社 可食性カプセル
US20040224594A1 (en) * 2003-04-18 2004-11-11 Choi Wai Ming Low density nonwoven glass fiber web
DE10322764A1 (de) 2003-05-19 2004-12-30 Va-Q-Tec Ag Container mit Vakuumisolation und Schmelzspeichermaterialien
US7329624B1 (en) * 2004-08-16 2008-02-12 Uop Llc Regenerable adsorbents for the purification of silicone based solvents
CN100406803C (zh) * 2006-03-30 2008-07-30 黄建军 废物处置等离子体反应炉
KR100799349B1 (ko) 2006-11-20 2008-01-30 (주)메덱스 열분해장치 및 이를 이용한 폐기물 처리시스템
US20120138422A1 (en) * 2010-03-23 2012-06-07 Dana Todd C High performance retort structure
US20120138445A1 (en) * 2010-03-23 2012-06-07 Dana Todd C Systems and methods for extraction of hydrocarbons from comminuted hydrocarbonaceous material
KR101910879B1 (ko) * 2011-10-12 2018-10-23 니포우 코우산 주식회사 감염성 폐기물의 압축감용화 장치
CN102416401B (zh) * 2011-11-07 2015-05-27 英利集团有限公司 热高速离心分解回收光伏组件工艺及其设备
WO2015151028A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-08 Ugra S.R.L. Apparatus and method for the processing of waste material
CN105817461B (zh) * 2016-03-23 2019-01-25 中山大学 一种废旧电路板电子元器件高附加值资源化的装置
KR102560428B1 (ko) * 2022-07-12 2023-08-01 주식회사 정한환경이엔지 연속성 열분해 유화장치

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3163496A (en) * 1961-03-08 1964-12-29 Exxon Research Engineering Co Hydrocarbon conversion process
JPS61109613A (ja) 1984-10-31 1986-05-28 Inoue Japax Res Inc 放電加工用電極体
US5028307A (en) * 1989-12-26 1991-07-02 Rightmyer Donald A Apparatus for generation of hydrogen and other gases from the decomposition of organic matter
CA2037860C (en) * 1990-03-08 2001-07-31 Paul Katona Waste processing
CN1047006A (zh) 1990-04-21 1990-11-14 崔学礼 散粒状电极糊及其制法
US5095828A (en) * 1990-12-11 1992-03-17 Environmental Thermal Systems, Corp. Thermal decomposition of waste material
FR2686347B1 (fr) * 1992-01-22 1994-10-07 Lorraine Carbone Procede de pyrolyse d'effluents fluides et dispositif correspondant.
GB9411212D0 (en) * 1994-06-04 1994-07-27 Atomic Energy Authority Uk Electrochemical oxidation of matter
US5673285A (en) * 1994-06-27 1997-09-30 Electro-Pyrolysis, Inc. Concentric electrode DC arc systems and their use in processing waste materials
JPH08243344A (ja) * 1995-03-14 1996-09-24 S F Plan:Kk 加熱処理装置
JPH09236239A (ja) 1996-02-27 1997-09-09 Hitachi Ltd 焼却灰溶融方法及びその溶融炉
JPH1036851A (ja) 1996-07-25 1998-02-10 Daiichi:Kk 電気抵抗式乾留減容炉
JP2896563B2 (ja) * 1996-11-12 1999-05-31 株式会社ミヤヂテクノ 廃棄物溶融炉
JPH1114022A (ja) * 1997-06-24 1999-01-22 Fuji Seiki Kk 電気抵抗式乾留減容炉
JP3192395B2 (ja) * 1997-09-10 2001-07-23 玉藏 古村 焼却装置用発熱体、焼却装置用断熱材、及び前記発熱体又は断熱材の製造方法、並びに前記発熱体及び／又は断熱材を備えた焼却装置
JPH11148779A (ja) * 1997-11-17 1999-06-02 Yaegashi Satoshi 電気抵抗熱による焼却灰等の高機能溶融炉
JPH11211057A (ja) * 1998-01-29 1999-08-06 Nippon Steel Corp ゴミ処理施設の灰処理用電気溶融炉
US6136063A (en) * 1998-03-03 2000-10-24 Clemson University Process for separating hazardous metals from waste materials during vitrification
JP3739940B2 (ja) * 1998-06-09 2006-01-25 三菱重工業株式会社 廃棄物溶融炉
JP3543056B2 (ja) 1998-10-20 2004-07-14 鈴木電子機器株式会社 高熱分解装置及びその制御方法及び制御装置
WO2000048753A1 (en) * 1999-02-18 2000-08-24 Kyowa Co., Ltd. Thermal decomposer for waste
JP2002139211A (ja) * 2000-11-01 2002-05-17 Fuji Electric Co Ltd 廃棄物焼却残滓溶融炉
JP3946474B2 (ja) * 2001-08-08 2007-07-18 株式会社協和コーポレーション 加熱装置
JP2003071419A (ja) * 2001-08-30 2003-03-11 Sukeaki Ito 熱分解装置

Also Published As

Publication number Publication date
US7005112B1 (en) 2006-02-28
JP3687737B2 (ja) 2005-08-24
EP1134041A4 (en) 2006-10-11
AU2574300A (en) 2000-09-04
WO2000048753A1 (en) 2000-08-24
AU741958B2 (en) 2001-12-13
HK1036775A1 (en) 2002-01-18
WO2000048753A8 (fr) 2001-08-16
KR20010052218A (ko) 2001-06-25
EP1134041A1 (en) 2001-09-19
TW476674B (en) 2002-02-21
CN1294535A (zh) 2001-05-09
CN1148529C (zh) 2004-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100368938B1 (ko) 폐기물용열분해장치
KR100849261B1 (ko) 재료의 열처리용 플랜트 및 그 작동 방법
US8328993B2 (en) Pyrolysis reactor for processing municipal wastes
CA2559875C (en) Method and apparatus for treating waste
MX2013012275A (es) Tratamiento de desechos.
CN1825042A (zh) 废物处置等离子体反应炉
CN2660328Y (zh) 一种具有增强裂解有机废弃物的等离子体裂解炉
EP1607466A1 (en) Waste transformation progress
KR100407358B1 (ko) 배기가스용 열분해로
JP2012245448A (ja) 廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法
JP3866104B2 (ja) 発光発熱体用球体及び発光発熱体
JP3946474B2 (ja) 加熱装置
KR101183619B1 (ko) 유기 폐기물 활성 분해 장치
WO2008136011A1 (en) Plasma pyrolysis system and process for the disposal of waste using graphite plasma torch
KR101350445B1 (ko) 탄소 재료의 후처리 방법 및 그에 의해 제조되는 커패시터전극용 탄소 재료
JP4160065B2 (ja) 土壌の処理装置
CN217303579U (zh) 一种用于炭素制品和特碳制品碳化的环保型焙烧炉
KR100489224B1 (ko) 플라즈마를 이용한 병원폐기물 및 중금속함유유해폐기물의 열적 처리장치 및 그 방법
KR100942802B1 (ko) 폐기물 처리방법 및 처리장치
JP4478965B1 (ja) 炭化装置
JP2008161844A (ja) 放電分解炉の構造
JP2006101979A (ja) ポリ塩化ビフェニールの無害化処理方法
OTULANA DEVELOPMENT OF A BATCH REACTOR FOR THE PRODUCTION OF A ACTIVATED CARBON FROM COCONUT SHELLS
DE102004023422A1 (de) Verfahren zur Entsorgung toxischer Abprodukte mit einer Radialverdränger-Turbine

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20111110

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee