KR100436957B1 - 폐합성수지를 이용한 가스 연료화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 석유화학 제품의 생산공정이나 산업현장, 기타 폐기되는 폐합성수지를 이용하여 이를 특수 연소시스템에 의해 연소가 가능한 가스를 생산하므로서 폐합성수지의 처리와 더불어 연료로 사용할 수 있게 한 것이다.

본 발명은 단열재(21)가 충입된 가열드럼(20)의 중앙측에는 환형의 가스발생부(22)를 형성하여 이에는 분사노즐(23)이 선단에 결합된 액체순환관(31)과 가스순환관(32)을 각각 배관하고, 상기 가열드럼(20)의 내단에는 와권형의 열매체순환관(30)을 설치하여 열매체가 순환되게 구성하며, 인접하는 위치에는 공급탱크(11)에서 공급되는 폐합성수지를 가열할 수 있는 액화탱크(10)를 설치하되, 상기 액화탱크(10)의 내부에는 가열드럼(20)과 동일한 라인으로 배관된 열매체순환관(30)을 와권형으로 각각 설치하고, 하단에는 이물질을 차단할 수 있는 차단망(12)을 개재하며, 하측에는 드레인밸브(45)를 결합하여 이물질을 제거할 수 있게 하고, 상기 가열드럼(20)과 액화탱크(10)를 연결하는 수단은 열매체순환관(30)과 액체순환관(31) 및 가스순환관(32)을 각각 연결하되, 액체순환관(31)에는 이중의 열매체순환이중관(33)을 동시 배관하여 내부의 액체가 고형화되는 현상을 방지할 수 있게 하며, 상기 열매체순환이중관(33)은 액체순환관(31)의 각 끝단 연결되는 이전에 차단하여 원래의 열매체순환관(30)과 배관하되, 외측의 적정위치에 열매체저장탱크(13)를 설치하여 상기 열매체순환관(30)과 연결하므로서 사용중 소진되는 열매체를 주기적으로 충진할 수 있게 구성하고, 액체순환관(31)의액화탱크(10)측에는 액체공급펌프(40)와 액체조절밸브(41)를 각각 개재하며, 가스순환관(32)에는 이중의 안전밸브(43)를 각각 개재하여 여분의 가스를 자동으로 배출할 수 있게 구성하고, 별도로 공급밸브(42)를 설치하여 가스의 공급을 차폐할 수 있게 구성하며, 일측은 액화탱크(10)측으로 연결하므로서 액화탱크(10)에서 발생하는 가스 역시 가스버너(24)측으로 공급될 수 있게 하되, 상기 가열드럼(20)에는 가스순환관(32)과 연결되는 가스버너(24)를 설치하여 발생되는 가스로서 가열드럼(20)을 가열할 수 있게 하고, 별도로 엘피지버너(25)를 설치하여 최초의 점화시에 가열할 수 있도록 하며, 하부에는 드레인밸브(45)를 설치하여 가스발생부(22) 내에서 발생되는 이물질을 배출할 수 있게 구성한 것이다.

Description

폐합성수지를 이용한 가스 연료화 시스템{A gas fuel system to utilization of ruined plastic}

본 발명은 각종 석유화학 제품의 생산공정이나 산업현장, 기타 폐기되는 폐합성수지를 이용하여 이를 특수 연소시스템에 의해 연소가 가능한 가스를 생산하므로서 폐합성수지의 처리와 더불어 연료로 사용할 수 있게 한 것이다.

통상 각종 석유화학 제품의 생산공정이나 산업현장, 기타 폐기되는 폐합성수지는 그 양이 엄청나게 많이 발생되고, 특히 석유화학 제품의 생산공정 등에서는 양질의 석유화학 제품을 대량으로 생산하는 과정에서 발생하는 불량품 등의 경우는 대부분 다시 녹여서 재활용하거나 재활용이 불가능한 폐합성수지는 자체적으로 폐기하게 된다.

또한 사용하고 난 후에 폐기하는 폐PET, 폐PE, 폐PP 등의 폐합성수지의 종류는 이루 헤아릴 수 없을 만큼 그 종류나 양이 많다.

이러한 폐합성수지는 주로 수거하여 매립하거나 소각처리하게 되는 바, 이러한 과정에서 매립을 할 경우는 치명적인 환경오염을 유발하게 될 뿐만 아니라 매립시 폐합성수지의 경우는 적어도 몇백년 이상이 소요되는 썩는 기간을 거쳐야 하므로 장기간에 걸친 환경오염이 가중되는 문제점이 있다.

또한 후자의 경우 소각처리시에는 소각시에 발생하는 유해가스에 의해 환경공해를 유발하게 되는 문제점이 따랐다.

근자에 들어서는 상기와 같은 매립이나 소각시에 발생하는 각종 폐해를 방지하기 위한 수단으로서 석유화학 제품인 폐합성수지를 전량수거하여 이를 소각하는 과정에서 발생하는 열원을 이용하여 보일러 등의 가열수단으로 이용하고 있는 기술들이 다수 안출되고 있다.

그러나 이와 같은 소각시에 발생하는 열원을 이용할 경우는 화학물질이 연소되는 과정에서 인체에 유해한 가스가 대량으로 발생하게 되고, 이러한 이유로 인해 유독성 연기 등이 발생하게 되어 인체에 치명적인 악영향을 초래하게 되며, 또한 이러한 열원은 대부분 보일러 등의 가열수단으로 사용되고 있지만 연소과정의 열원은 재활용보다는 소진되는 양이 훨씬 많아 원하는 목적을 달성하기가 어려운 문제점이 있었다.

한편 음료나 주류 등의 포장용으로 사용되는 폐합성수지는 주로 가정에서 식음하고 난 후 이를 일반쓰레기나 재활용쓰레기로 분리하여 배출하고 있으나, 현실적으로 구분하여 처리가 어려우며, 이로 인해 수거가 된다고 할지라도 일반적인 처리의 방법인 매립이나 소각을 하게 되어 환경공해 및 오염을 유발하게 되고, 수거의 과정 역시 어려움이 따르게 되어 상기와 같이 대량으로 발생되는 폐합성수지를 합리적으로 처리할 수 있는 방법이 절실히 요구되고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 보다 합리적으로 해결하고자 하는 것에 목적이 있는 것으로, 본 발명은 석유화학 제품을 생산하는 과정에서 발생하는 폐합성수지나 기타 폐기되는 폐합성수지를 전량 수거하여 이를 액화탱크나 공급탱크측으로 선택 공급하여 1차적으로 엘피지(LPG)버너를 가동하게 되면 열매체순환관 내부의 열매체가 가열되어 상승되는 온도에 의해 폐합성수지가 액화되면서 별도의 액체공급펌프에 의해 가열드럼측의 외단에 별도 설치된 가스발생부의 분사노즐로 공급되어 스프레이 분사되면 순간적으로 연소로 인한 증발과 동시에 양질의 가스가 발생하게 되고, 이 가스는 별도의 가스순환관을 통해 연속적으로 가스버너로 공급되어 엘피지버너의 사용없이 가스버너를 가동하므로서 자체적인 열원으로 재활용이 가능할 뿐만 아니라 액화가 이루어짐과 동시에 별도의 열원이 필요없이 폐합성수지를 연소하면서 이에서 발생하는 열원은 보일러나 기타 산업용, 농업용 등 다양한 용도로 사용할 수 있게 한 것이다.

이하 본 발명의 상기한 목적을 달성하기 위한 구성적인 특징을 첨부된 도면과 함께 살펴보기로 한다.

도 1 은 본 발명의 전체적인 시스템을 보인 레이아웃

*도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명*

10 : 액화탱크 11 : 공급탱크

12 : 차단망 13 : 열매체저장탱크

20 : 가열드럼 21 : 단열재

22 : 가스발생부 23 : 분사노즐

24 : 가스버너 25 : 엘피지버너

30 : 열매체순환관 31 : 액체순환관

32 : 가스순환관 33 : 열매체순환이중관

40 : 액체공급펌프 41 : 액체조절밸브

42 : 공급밸브 43 : 안전밸브

44 : 열매체순환펌프 45 : 드레인밸브

도 1 은 본 발명의 전체적인 시스템을 보인 개략적인 레이아웃을 도시한 것으로, 본 발명은 단열재(21)가 충입된 가열드럼(20)의 중앙측에는 환형으로 적정크기의 가스발생부(22)를 형성하여 이에는 분사노즐(23)이 선단에 결합된 액체순환관(31)과 가스순환관(32)을 각각 배관하고, 상기 가열드럼(20)의 내단에는 와권형의 열매체순환관(30)을 설치하여 열매체가 순환되게 구성한다.

인접하는 위치에는 별도로 공급탱크(11)에서 공급되는 폐합성수지를 가열할수 있는 액화탱크(10)를 설치하되, 상기 액화탱크(10)의 내부에는 가열드럼(20)과 동일한 라인으로 배관된 열매체순환관(30)을 와권형으로 각각 설치하고, 하단에는 이물질을 차단할 수 있는 차단망(12)을 개재하며, 하측에는 별도의 배관으로서 드레인밸브(45)를 결합하여 이물질을 제거할 수 있게 하고, 상측에는 개방이 가능하도록 플렌지 타입으로 구성하여 최초의 폐합성수지를 공급할 시 적정의 입자로 파쇄된 원료를 투입할 수 있게 구성한다.

상기 가열드럼(20)과 액화탱크(10)를 연결하는 수단은 열매체순환관(30)과 액체순환관(31) 및 가스순환관(32)을 각각의 여건에 부합되게 연결하고, 특히 액체순환관(31)에는 이중으로 된 열매체순환이중관(33)을 동시 배관하여 내부의 액체가 고형화되는 현상을 방지할 수 있게 하며, 상기 열매체순환이중관(33)은 액체순환관(31)의 각 끝단 연결되는 이전에 차단하여 원래의 열매체순환관(30)과 배관하되, 외측의 적정위치에 열매체저장탱크(13)를 설치하여 상기 열매체순환관(30)과 연결하므로서 사용중 소진되는 열매체를 주기적으로 충진할 수 있게 구성하고, 액체순환관(31)의 액화탱크(10)측에는 액체공급펌프(40)와 액체조절밸브(41)를 각각 개재한다.

그리고 가스순환관(32)에는 이중의 안전밸브(43)를 각각 개재하여 여분의 가스를 자동으로 배출할 수 있게 구성하고, 별도로 공급밸브(42)를 설치하여 가스의 공급을 차폐할 수 있게 구성하며, 일측은 계속 연결하여 액화탱크(10)측으로 연결하므로서 액화탱크(10)에서 발생하는 가스 역시 가스버너(24)측으로 공급될 수 있게 하되, 상기 가열드럼(20)에는 가스순환관(32)과 연결되는 가스버너(24)를 설치하여 발생되는 가스로서 가열드럼(20)을 가열할 수 있게 하고, 별도로 엘피지버너(25)를 설치하여 최초의 점화시에 가열할 수 있도록 하며, 하부에는 드레인밸브(45)를 설치하여 가스발생부(22) 내에서 발생되는 이물질을 배출할 수 있게 구성한다.

물론 상기의 구성에 있어서, 각각의 밸브들이 연결되는 위치나 열매체순환관(30)의 권회횟수는 임의로 변형이 가능할 것이며, 상기 열매체순환관(30)은 원형 파이프의 형상을 갖지 않고 패널을 이용하여 와권형으로 구성할 수도 있음은 물론이고, 가열드럼(20)에서 발생되는 열원은 별도로 수집하여 다른 용도의 연료로 사용할 수 있음은 물론이다.

이상과 같은 시스템으로 될 수 있는 본 발명은 석유화학 제품을 생산하는 과정에서 발생하는 폐합성수지나 기타 폐기되는 폐합성수지를 전량 수거하여 이를 액화탱크(10)측으로 공급한 상태에서 가열드럼(20)에 설치된 엘피지(LPG)버너(25)를 가동하게 되면 열매체순환관(30) 내부의 열매체가 가열되어 폐합성수지가 액화되면서 별도의 액체공급펌프(40)에 의해 이동하여 가열드럼(20)측의 외단에 별도 형성된 가스발생부(22)의 분사노즐(23)에 의해 순간적으로 연소되어 증발과 동시에 양질의 가스가 발생하게 되고, 이 가스는 별도의 가스순환관(32)을 통해 연속적으로 가스버너(24)로 공급되어 자체적인 열원으로 재활용이 가능하여 엘피지버너(25)의 사용없이 가스버너(24)만으로 사용이 가능할 뿐만 아니라 폐합성수지 자체가 액화됨과 동시에 별도의 열원이 필요없이 연소되는 과정에서 발생하는 열원을 이용하여 보일러나 기타 산업용, 농업용으로 사용할 수 있게 한 것으로, 이하 본 발명의 상기한 시스템으로 연료화하는 과정과 방법을 살펴보기로 한다.

본 발명은 각종 석유화학 제품을 생산하는 공정에서 발생하는 폐합성수지나 각종 음료 등을 포장하는 용도의 폐합성수지를 수거하여 별도의 공정으로 적정의 입자로 파쇄하여 최초에는 액화탱크(10)의 상부를 개방하여 투입하거나 공급탱크(11)에 선택 투입한 상태에서 먼저 엘피지버너(25)를 점화하면 상기 엘피지버너(25)에서 열원이 발생하여 열매체순환관(30) 내부의 열매체가 가열되어 열매체순환펌프(44)를 개방하므로서 상기 가열된 열매체가 순환하여 가열드럼(20)을 전체적으로 가열하게 된다.

즉, 상기 가열드럼(20)이 가열되면 열매체순환관(30) 내부의 열매체의 온도가 상승하면서 열매체순환펌프(44)의 작동에 의해 가열드럼(20)과 액화탱크(10)측으로 반복순환하게 되는 것으로, 이러한 각각의 작동은 감지센서나 기타 온도센서 등을 설치하므로서 자동적으로 이루어지게 된다.

상승된 열매체는 열매체순환관(30)을 통해 각 가열드럼(20)과 액화탱크(10)로 순환하면서 소진되거나 그 양이 줄어들 경우는 별도로 설치된 열매체저장탱크(13)에 저장된 열매체를 연속적으로 공급하므로서 열매체순환관(30) 내부의 열매체는 항상 충만한 상태로 원할한 공급이 이루어진다.

이와 같이 열매체가 가열되어 열매체순환관(30)을 통해 순환하게 되면 가열드럼(20)은 물론이고, 액화탱크(10)까지 가열되어 상기 액화탱크(10) 및공급탱크(11)를 동시에 가열하게 되므로 이에 내장된 입자상의 폐합성수지는 녹아서 액상으로 변화되고, 이와 같이 액체로 변화된 폐합성수지는 액체공급펌프(40)를 작동하므로서 액체순환관(31)을 따라 이동하여 가열드럼(20)의 중앙측에 형성된 가스발생부(22)의 내부로 공급되어 상기 액체순환관(31)의 선단에 취부된 분사노즐(23)을 통해 강력하게 스프레이 분사되면서 가열드럼(20)의 내벽에 부딪친다.

상기 가열드럼(20)은 이미 열매체의 상승된 온도에 따라 가열되어 있으므로 액체로 변환된 폐합성수지는 가스발생부(22)의 내벽에 부딪침과 동시에 증발되어 양질의 가스가 발생하게 된다.

상기 가스발생부(22)에서 발생되는 가스는 가스순환관(32)을 따라 외부로 이동하여 가스버너(24)측으로 공급이 되어 가스버너(24)를 가동하게 되면 엘피지버너(25)는 별도의 센서에 의해 정지가 되고 가스버너(24)가 점화되어 상기와 같은 열매체를 가열하게 되는 과정을 반복하게 된다.

그리고 액화탱크(10)에서 폐합성수지가 액화되는 과정에서 발생되는 가스 역시 별도로 가스순환관(32)과 연결하여 필요한 양만큼 가스버너(24)를 통해 보내지게 되어 열매체를 가열하고, 발생되는 가스의 양이 소모되는 양보다 많을 경우는 가스순환관(32)에 별도로 설치된 안전밸브(43)를 통해 방출하거나 별도 수거하여 다른 용도로 재활용 가능하게 되므로 항상 안전하게 사용할 수 있다.

이와 같이 폐합성수지를 액화하여 가열드럼(20)의 가스발생부(22)에서 발생되는 가스를 소진하지 않고 재활용하면서 자체적으로 폐합성수지를 가열하여 액화하므로서 연소를 하고, 연소과정에서 발생하는 가스는 폐합성수지를 처리하는데 사용할 수 있게 되어 자원의 처리는 물론이고 이에서 발생되는 열은 가열드럼(20)의 배출부측에 별도 연결된 각종 보일러나 기타 산업용 또는 농업용 등 열원이 필요한 장소에 공급하므로서 순수 연료를 사용하지 않고도 불필요한 폐합성수지를 처리하면서 발생되는 열원을 이용하여 기타 열원을 발생할 수 있게 되어 그 가치가 대단히 우수한 발명이다.

한편 가열드럼(20)의 내측에는 별도의 단열재(21)를 내장하므로서 본 발명이 가동하는 과정에서 접촉에 의한 화상의 발생을 방지하고, 또한 이러한 단열재(21)는 가열드럼(20)뿐만 아니라 액화탱크(10) 및 공급탱크(11) 역시 내장되어 있으므로 상기와 같은 화상의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명의 시스템을 사용하는 도중 액화탱크(10)의 하부측에는 차단망(12)이 설치되어 있으므로 열매체에 의해 가열되어 액화된 폐합성수지에 함유된 불순물이나 기타 이물질이 가열드럼(20)의 가스발생부(22)로 공급되는 현상을 방지할 수 있고, 장기간 사용중 액화탱크(10)에 투입된 폐합성수지는 전량 액화되어 액체순환관(31)을 따라 가스발생부(22)로 공급되어 가스가 발생되고, 혹여 잔여 이물질이나 불순물 등은 차단망(12)에 의해 하부로 낙하되어 모여지게 되는 바, 어느 정도의 이물질이 차게 되면 드레인밸브(45)를 개방하여 액화탱크(10)의 내부를 청소할 수 있으며, 이와 같은 드레인밸브(45)는 가열드럼(20)의 하부에도 설치되어 분사노즐(23)에 의해 분사된 액상 폐합성수지의 연소시에 발생되는 이물질 등을 제거할 수 있다.

그리고 액체순환관(31)에는 외부에 이중으로 된 열매체순환이중관(33)을 별도로 설치하여 각 연결되는 인접한 위치에 별도 배관하여 열매체순환관(30)과 다시 연결하므로서 본 발명의 시스템이 가동을 중단하거나 냉각이 될 경우도 액체순환관(31)을 따라 이동하는 폐합성수지가 고형으로 되는 현상을 방지할 뿐만 아니라 재가동시에 액체순환관(31)의 내부에 고형으로 되어 있는 폐합성수지를 가온(加溫)하여 액화하는 역할을 하게 되므로 연속적인 작업이 가능하다.

그리고 액체순환관(31)에서 생성되는 액화 폐합성수지를 이동하는 액체공급펌프(40)의 인접한 위치에는 액체조절밸브(41)를 개재하여 가스발생부(22)로 이동하는 액체의 양을 조절하므로서 항상 최적의 연소를 하므로서 가스의 발생량을 조절함은 물론이고, 액체 자체를 공급하는 양을 컨트롤할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 석유화학 제품을 생산하는 과정에서 발생하는 폐합성수지나 기타 폐기되는 폐합성수지를 전량 수거하여 이를 액화탱크(10)측으로 공급한 상태에서 가열드럼(20)에 설치된 엘피지(LPG)버너(25)를 가동하게 되면 열매체순환관(30) 내부의 열매체가 가열되어 폐합성수지가 액화되면서 별도의 액체공급펌프(40)에 의해 이동하여 가열드럼(20)측의 외단에 별도 형성된 가스발생부(22)의 분사노즐(23)에 의해 순간적으로 연소되어 증발과 동시에 양질의 가스가 발생하게 되고, 이 가스는 별도의 가스순환관(32)을 통해 연속적으로 가스버너(24)로 공급되어 자체적인 열원으로 재활용이 가능하여 엘피지버너(25)의 사용없이 가스버너(24)만으로 사용이 가능할 뿐만 아니라 폐합성수지 자체가 액화됨과 동시에 별도의 열원이 필요없이 연소되는 과정에서 발생하는 열원을 이용하여 보일러나 기타 산업용, 농업용으로 사용할 수 있으므로 그 기대되는 가치가 대단히 우수한 발명이다.

Claims (1)

1. 단열재(21)가 충입된 가열드럼(20)의 중앙측에는 환형의 가스발생부(22)를 형성하여 이에는 분사노즐(23)이 선단에 결합된 액체순환관(31)과 가스순환관(32)을 각각 배관하고, 상기 가열드럼(20)의 내단에는 와권형의 열매체순환관(30)을 설치하여 열매체가 순환되게 구성하며, 인접하는 위치에는 공급탱크(11)에서 공급되는 폐합성수지를 가열할 수 있는 액화탱크(10)를 설치하되, 상기 액화탱크(10)의 내부에는 가열드럼(20)과 동일한 라인으로 배관된 열매체순환관(30)을 와권형으로 각각 설치하고, 하단에는 이물질을 차단할 수 있는 차단망(12)을 개재하며, 하측에는 드레인밸브(45)를 결합하여 이물질을 제거할 수 있게 하고, 상기 가열드럼(20)과 액화탱크(10)를 연결하는 수단은 열매체순환관(30)과 액체순환관(31) 및 가스순환관(32)을 각각 연결하되, 액체순환관(31)에는 이중의 열매체순환이중관(33)을 동시 배관하여 내부의 액체가 고형화되는 현상을 방지할 수 있게 하며, 상기 열매체순환이중관(33)은 액체순환관(31)의 각 끝단 연결되는 이전에 차단하여 원래의 열매체순환관(30)과 배관하되, 외측의 적정위치에 열매체저장탱크(13)를 설치하여 상기 열매체순환관(30)과 연결하므로서 사용중 소진되는 열매체를 주기적으로 충진할 수 있게 구성하고, 액체순환관(31)의 액화탱크(10)측에는 액체공급펌프(40)와 액체조절밸브(41)를 각각 개재하며, 가스순환관(32)에는 이중의 안전밸브(43)를 각각 개재하여 여분의 가스를 자동으로 배출할 수 있게 구성하고, 별도로 공급밸브(42)를 설치하여 가스의 공급을 차폐할 수 있게 구성하며, 일측은 액화탱크(10)측으로연결하므로서 액화탱크(10)에서 발생하는 가스 역시 가스버너(24)측으로 공급될 수 있게 하되, 상기 가열드럼(20)에는 가스순환관(32)과 연결되는 가스버너(24)를 설치하여 발생되는 가스로서 가열드럼(20)을 가열할 수 있게 하고, 별도로 엘피지버너(25)를 설치하여 최초의 점화시에 가열할 수 있도록 하며, 하부에는 드레인밸브(45)를 설치하여 가스발생부(22) 내에서 발생되는 이물질을 배출할 수 있게 구성한 것을 특징으로 하는 폐합성수지의 가스 연료화 시스템.