KR100386989B1 - 저·고주파 유도가열을 이용한 폐기물처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파를 이용한 열원에 의하여 폐기물을 소각 및 열분해 처리하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 폐기물을 열분해 처리하기 위하여, 폐기물을 저·고주파 유도가열에 의하여 열분해 시키기 위한 열분해용융장치(C)와, 열분해용용장치(C)로부터 발생된 가스의 다이옥신을 제거하기 위한 다이옥신 처리장치(D)로 구성하며 상기 열분해용융장치(C)는 내부에 폐가스 순환실(14)이 구비된 가열통체(12)의 외주면에 스크류펜(13)이 부착되고 가열통체(12)의 출구측에 가스유입공(15)이 형성된 가열드럼(5)을 용융통제(1)의 내부에 구비된 열분해실(6)에 회전되도록 장치하고 융융통체(1)의 단열층(7)에 저·고주파 유도코일(8)을 감아 장치하며,

상기 다이옥신처리장치(D)는 다이옥신처리 통체(22)의 내부에 구비된 분해실(21)에 나선형의 스크류팬(26)을 장치하고 다이옥신처리 통체(22) 외주면의 단열층(24)에 저·고주파 유도코일(25)을 장치함으로써, 소각 및 열분해 처리시 발생되는 다이옥신을 완전 제거할 뿐 아니라, 소각 및 열분해 처리시 폐기되는 열을 재활용 할 수 있도록 한 저·고주파 유도가열을 이용한 폐기물 처리장치에 관한 것이다.

Description

저·고주파 유도가열을 이용한 폐기물처리장치{A TREATMENT DEVICE FOR WASTE MATTER USING LOW FREGUENCY AND HIGH FREGUEREY}

본 발명은 고주파를 이용한 열원에 의하여 폐기물을 소각 및 열분해 처리하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 소각 및 열분해 처리시 발생되는 다이옥신을 완전 제거할 뿐 아니라, 소각 및 열분해 처리시 폐기되는 열을 재활용 할 수 있도록한 저·고주파 유도가열을 이용한 폐기물 처리장치에 관한 것이다

근래, 사회의 다양화와 급속한 발전으로 인하여, 가정이나 산업현장 등에 많은 양의 폐기물이 발생되고 있으며, 이러한 폐기물을 매립하게되면 환경오염의 주원인이 될 뿐 아니라, 매립장소가 확보되어야 되는 문제로 인하여 근래에는 열원에 의하여 소각처리하는 수단이 강구되고 있다

종래의 폐기물 소각 처리장치는 기름의 공급에 의하여 고온의 열기가 공급되는 소각실 내부에 폐기물을 투입하고 고온에서 연소시키는 방법이 널리 이용되어 왔다

그러나, 이러한 종래의 방법은 폐기물이 연소될 때에 발생되는 다이옥신등 각종 유해가스의 방출로 인하여 환경오염에 심각한 문제로 대두되었다

특히, 상기 다이옥신은 고리가 세 개인 방향족 화합물에 여러개의 염소가 붙어 있는 화합물을 말하는 것으로, 가운데 고리에 산소원자가 두 개인 다이옥신계 화합물 (Polychlorinate-ddibenzo-p-dioxin : PCDD)과 산소원자가 하나인 퓨란계 화합물(Polychlorinateddibenzofu-ran : PCDF)를 모두 통칭하기 때문에 다이옥신류(Dioxins)라 부르는 것이 정확한 표현이다.

치환된 염소의 갯수 및 위치에 따라 PCDDs는 75개의 동족체, PCDFs는 135개의 동족체가 존재하여 총 다이옥신류는 210개의 이성체가 있다. 다이옥신류의 이성체중에서도 생물학적 영향에 대한 독성이 강한 것이 17종이며, 이들은 2,3,7,8 위치에 염소가 치환된 것으로 2,3,7,8-치환이성체(2,3,7,8-substituted isomers)라고 불리워지고,이들중 가장 독성이 강한 것이 2,3,7,8-TCDD이다

이러한 다이옥신은 700℃ 이상의 고온에서 일정에서 이상 지체시키면 완전분해된다는 것이 정설로 되어있다

(1996.11.20자 발행된 도서출판 성안당의 "폐기물 소각기술" 84쪽 참조)종래 소각장치에 있어 다이옥신을 제거하기 위하여는 전처리 및 후처리 시설을 방대하게 설치하여야 다이옥신제거를 할 수 있도록 되어있다.또한 각 폐기물처리 및 인체의 치명적인 다이옥신처리 문제를 해결하고자 설비의 경제적,효율적 시설을 개발코져 관련 학계에서는 무단히 연구하여 왔으며, 다이옥신 제거 기술은 "매진제거창지의 전기접진장치(EP)", "집진분해처리장치", 유동상소각기의 강,약 연소법", "유동상소각기의 사이클소각법", "플라즈마식' 등의 여러 기술들이 나열되고 있으나 다이옥신은 지구 환경상에서 매우 안정된 화학분자구조를 형성하고 있기에 소각시 발행되는 불연소 과정의 300℃좌우에서 신합성으로 합성된 다이옥신은 850℃ 이상에서 2초이상 가열조건이 형성되어야 다이옥신의 분자구조 고리가 끊어지므로 기존의 소각방식으로는 일정한 가열조건을 유지시킨다는 것은 기술상 어려운 문제 였으며, 또한 1,250℃의 조건하에서는 다이옥신의 분자고리는 극초순간으로 가스가 지나가면서 분해되는 것이 다이옥신의 특성인 것이다.또한, 고분자 폐기물을 열분해 처리하기 위한 수단으로서,치리실 내부에서 고분자 폐기물이 혼합되도록 하고 외부에서 가해지는 열에 의하여 폐기물을 가열 탄화시킬 수 있도록 되어 있으나, 유화처리에 필요한 온도를 제어 할 수 없으며, 불완전탄화로 인한 유해가스(NOX,SOX,DIOXIN)가 다량 발생되므로 유해가스의 발생이 적은 폐기물을 제한적으로 처리할 수 밖에 없었다.또한, 다이옥신등의 유해가스를 제거하기 위한 수단으로서, 탄화연료되어 발생된 가스가 활성탄 및 활성코으크로된 흡착탑에 의하여 여과되도록 된 것이 있으나, 이는 이러한 과정을 거친후에도 다이옥신등의 유해가스가 많이 발생되는 문제가 있을 뿐 아니라, 흡착탑이 대형이므로 전체 설비의 외형이 커지는 등의 문제가 제기 되었다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 고단된 것으로서, 폐기물의 처리시 발생되는 다이옥신등의 유해가스가 발생되는 것을 제거함으로써, 대기가 오염되는 것을 방지하도록 하는데 그 기술적 과제가 있다

본 발명의 다른 기술적 과제는 폐기물의 처리시 발생되는 폐열을 보일러등과 같은 각종 산업설비에 재활용할 수 있도록 하는데 있다

도 1은 본 발명의 전체를 보인 단면도

도 2는 본 발명의 열분해 용융장치를 보인 일부를 절결한 사시도

도 3은 가열드럼을 보인 측면도

도 4는 본 발명의 다이옥신 처리장치를 보인 분해사시도

도 5년 본 발명의 다이옥신 처리장치의 작용상태를 보인 개략도

도 6은 본 발명의 열분해 용융장치에 대한 실시예를 보인 단면도

▶도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

C : 열분해용융장치 D : 다이옥신 처리장치

1 : 용융통체 5 : 가열드럼

6 : 열분해실 7 : 단열층

8 : 저·고주파 유도코일 12: 가열통체

13: 스크류팬 14: 순환실

15: 가스유입공 21: 분해실

22: 다이옥신처리 통체 24: 단열층

25: 저·고주파 유도코일 26:스크류팬

본 발명은 폐기물을 처리하기 위하여, 폐기물을 저·고주파 유도가열에 의하여 열분해 탄화시키기 위한 열분해용융장치와, 열분해용융장치로부터 발생되는 가스를 저·고주파 유도가열에 의하여 분해 제거하는 다이옥신 처리장치로 구성한다.이하, 본 발명의 구성 및 이에 따른 작용을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 열분용해용융장치(C)의 출구측에 폐가스 배출관으로써 다이옥신 처리장치(D)를 연결하여 구성된 것이다상기 열분해용융장치(C)는 도 2에 도시된 바와 같이, 입구측 상부에 투입구(2)가 형성되고 출구측에 배출구(3)가 형성된 용융통체(1)를 구성하며, 모타(4)에 의하여 저속으로 회전되는 가열드럼(5)을 용융통체(1)의 내부에 구비된 열분해실(6)에 좌우길이방향으로 장치한다. 또한, 상기 용융통체(1)의 외벽(1a)내부에 형성된 단열층(7)에 저·고주파 유도코일(8)을 권취하여 저·고주파유도코일(8)의 유입관(10a)과 유출관(10b)을 용융통체(1)의 외부로 연장되게 장치한다상기,가열드럼(5)은 출구측으로 향할수록 외경이 커지는 형상으로 가열통체(12)를 형성하고 나선형으로 권취된 스크류펜(13)을 통체(12)의 외주면에 부착하며, 가열통체(12)의 내부에 폐가스순환실(14)을 형성하고 가열통체(12)의 출구측에 다수의 가수유입공(15)을 뚫어 폐가스순환실(14)과 관통되도록 형성하며, 폐가스순환실(14)의 출구측 끝단부에 폐가스 배출관(17)을 연결한다상기 다이옥신 처리장치(D)는 도 1과 도 4에 도시된 바와 같이, 내부에 분해실(21)이 구비되고 양측단부에 좁은 외경으로 입구(21a)와 출구(21b)가 각각 형성된 다이옥신 처리통체(22)의 외부에 케이스체(23)을 형성하고 다이옥신 처리통체(22) 외주면과 케이스체(23) 내주면 사이의 단열층(24)에 저·고주파유도코일(25)을 권취하며, 나선형으로 형성된 스크류펜(26)을 분해실(21)에 좌우길이 방향으로 장치한다이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.도 1에 도시된 바와 같이, 투입구(2)를 통하여 열분해실(6)에 유입된 폐기물은 모터(4)에 의하여 가열드럼(5)이 회동됨에 따라 스크류팬(13)에 안내되어 출구측으로 이동되는 것이며, 또한 저·고주파 유도코일(8)에 의하여 유도 되어진 전류가 용융통체(1)와 가열드럼(5)에 작용되어 유도자기 전류에 의한 초순간 가열이 일어나 용융통체(1)와 가열드럼(5)이 고온으로 가열되므로 폐기물이 출구측으로 이동되는 동안 교반되면서 열분해 되는 것이다상기 용융통체(1)와 가열드럼(5)의 온도는 중앙제어 시스템(도면에 도시되어 있지 않음)에서 폐기물의 종류나 처리양 등에 따라 400℃∼1,300℃의 온도범위에서 주파수에 의하여 조절할 수 있으며, 용융통체(1)와 가열드럼(5)은 유도자기 전류에 의한 온도상승이 용이한 특수 강관으로 제조하는 것이 바람직하다열분해실(6)내의 폐기물은 이용되는 동안 분해되어 탄화되며, 탄화된 분진은 배출구(3)를 통하여 외부로 유출되는 것이며, 이때 발생되는 가스는 가열드럼(5)의 출구측에 형성된 가스유입공(15)을 통하여 폐가스 순환실(14)로 유입된후, 고온의 폐가스 순환실(14)에서 재연소가 이루어지며, 출구측의 폐가스 배출관(17)으로 유출되는 것이다상기 폐가스 순환실(14)에서 폐가스 배출관(17)으로 유출된 가스는 입구(21a)를 통하여 다이옥신 처리장치(D)의 분해실(21)에 유입된후, 스크류펜(26)에 의하여 와류되면서 출구(21b)로 이동되는 것이며, 저·고주파 유도코일(25)로 부터 가해지는 자기유도전류에 의하여 특수 강관으로된 다이옥신처리 통체(22)와 스크류팬(26)이 850∼1,250℃로 극가열 된다.때문에 분해실(21)내에서 회전 와류되면서 이동되는 동안 폐가스에 함유된 다이옥신이 극가열 되므로서 다이옥신의 화학구조 고리를 끊어 주게 되므로 출구(21b)를 통하여 다이옥신이 제거된 가스가 배출되는 것이다.상기 다이옥신처리 통체(22)의 가열온도는 중앙제어시스템(도면에 도시되어 있지 않음)에서 조절하므로서 작업조건에 따라 온도와 시간을 임의로 선택할 수 있다또한, 용융통체(1)의 단열층(7)에 장치된 저·고주파 유도코일(8)의 내부에 액상의 열전도체를 충진하여서, 열분해실(6)내부의 열기에 의하여 열전도체가 가열되며, 자연대류 순환방식 또는 강제흡입 방식에 의하여 열전도체가 보일러, 냉난방기,열교환기등의 장치에 순환되게 함을로써 열분해실(6)에서 발생되는 열을 회수하여 재활용할 수 있다.또한, 다이옥신 처리장치(D)의 단열층(24)에 장치된 저·고주파 유도코일(25) 내부에 충진된 열전도체로 분해실(21)의 열기를 상기와 같은 방식으로 재활용 할 수 있는 것이다상기 각각의 저·고주파 유도코일(8)(25)에 가해지는 전류는 폐기물의 종류나 작업조건 등에 따라 저·중·고주파 전류가 선택적으로 사용되어질 수 있으며 본 발명은 주파수의 범위에 제한을 받지 않는다또한, 본 발명의 실시예로서 도 6에 도시된 바와 같이 열분해용융장치(C)에 있어서 용융통체(1)의 외주면에 폐가스 순환실(14)을 형성하여도 동일한 효과가 있다

상기한 바와 같이, 본 발명은 폐기물을 열분해시키기 위하여 저·고주파를 이용하여 고온으로 가열되므로, 전체장치를 자동화 하기 유리할 뿐 아니라, 폐기물의 종류나 열분해 조건등에 따라 가열온도 및 가열시간등을 임의로 조절할 수 있는 효과가 있다.

또한, 폐기물이 열분해 될 때 발생되는 폐가스에 함유된 다이옥신이 별개로 장치된 제거장치에 의하여 완전히 제거되므로 대기오염을 방지 할 수 있는 것이다또한 폐기물이 열분해 될 때에 발생되는 폐열을 회수하여 각종 산업설비에 공급 하므로서, 에너지 활용을 극대화할 수 있는 것이다.이와 같은 본 발명은 근래 사회적 문제로 대두되고 있는 다이옥신을 제거할수 있을 뿐 아니라, 그 구조가 간단하여 각종 폐기물 처리장치에 쉽게 적용하여 실용화 할 수 있는 유익한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 폐기물을 열분해 처리하기 위하여 폐기물을 저·고주파 유도가열에 의하여 열분해 시키기 위한 열분해 용융장치(C)와, 열분해 용융장치(C)로 부터 발생된 가스의 다이옥신을 제거하기 위한 다이옥신 처리장치(D)로 구성하며, 상기 열분해용융장치(C)는 내부에 폐가스 순환실(14)이 구비된 가열통체(12)의 외주면에 스크류팬(13)이 부착되고 가열통체(12)의 출구측에 가스유입공(15)이 형성된 가열드럼(5)을 용융통체(1)의 내부에 구비된 열분해실(6)에 회전되도록 장치하고 용융통체(1)의 단열층(7)에 저·고주파 유도코일(8)을 감아 장치하며, 상기 다이옥신처리장치(D)는 다이옥신처리 통체(22)의 내부에 구비된 분해실(21)에 나선형의 스크류펜(26)을 장치하고 다이옥신처리 통제(22) 외주면의 단열층(24)에 저·고주파 유도코일(25)을 장치하여서 구성된 것을 특징으로 하는 저·고주파 유도가열을 이용한 폐기물 처리장치
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