KR100442051B1 - 쓰레기 고형연료 제조장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 쓰레기의 파쇄작업, 성형전처리작업, 성형작업을 일괄적으로 수행할 수 있게 하여 쓰레기 고형연료 제조작업의 자동화를 실현하는 한편 고온에서 쓰레기의 파쇄가 이뤄지게 함으로써 이종물질간의 결합력을 향상시켜 견고하고 밀도가 높은 양질의 쓰레기 고형연료를 얻을 수 있는 쓰레기 고형연료 제조장치 및 그 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 유입된 쓰레기원료를 파쇄로터들 사이를 지나가게 하여 작은 크기로 분쇄하여 내보내는 파쇄기와, 상기 파쇄기에서 배출된 파쇄원료를 공급받아 판형으로 압출혼합하여 내보내는 성형전처리기 및, 상기 성형전처리기에서 공급된 판형압출원료를 상기 실린더내에서 사출스크류로 가압하여 성형공을 통해 소정 굵기의 고형연료로 사출하면서, 일정간격마다 커터로 고형연료를 절단하여 소정 길이와 굵기의 고형연료를 생산하는 성형기를 포함하여 이루어진다.

Description

쓰레기 고형연료 제조장치 및 그 방법{APPARATUS FOR MANUFACTURING A REFUSE DERIVED FUEL AND METHOD THEREOF}

본 발명은 산업용 쓰레기, 가정용 쓰레기 등의 각종 쓰레기를 재활용하여 환경오염을 방지하고 자원을 절약하는 쓰레기 고형연료 제조장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쓰레기의 파쇄작업, 성형전처리작업, 성형작업을 일괄적으로 수행할 수 있게 하여 쓰레기 고형연료 제조작업의 자동화를 실현하는 한편 고온에서 쓰레기의 파쇄가 이뤄지게 함으로써 이종물질간의 결합력을 향상시켜 견고하고 밀도가 높은 양질의 쓰레기 고형연료를 얻을 수 있는 쓰레기 고형연료 제조장치 및 그 방법에 관한 것이다.

갈수록 산업쓰레기, 가정쓰레기의 양이 급속하게 증가하고 있고, 따라서 이러한 쓰레기들을 처리하는 비용 또한 많이 들고 있는 실정이다. 통상 쓰레기처리는 소각하거나 땅에 매립하는 것이 주를 이루고 있으나, 소각을 위해서는 가연성 쓰레기와 불연성 쓰레기를 분리하여 가연성 쓰레기를 태워야 되는데, 분리된 가연성 쓰레기 또한 더럽고 지저분하기 때문에 쓰레기소각시설에서만 소각처리가 가능하였다. 그 결과, 쓰레기소각시설을 건설하는데 많은 시간과 비용이 소요되며, 더러운 쓰레기를 이곳까지 운반함에 있어 인근주민들에게 혐오감을 주어 시설의 건설을 기피하는 문제를 야기하곤 하였다. 한편, 쓰레기를 매립하는 경우에는 땅이 오염되어 환경오염을 유발할 뿐만 아니라 쓰레기가 매립된 땅은 활용이 불가능하고 악취가 나는 등의 문제가 있었다.

따라서, 쓰레기를 일정한 형태와 크기를 갖는 연료로 가공하여 활용하는 방안이 개발되었다. 이를 위해서는 먼저 쓰레기로부터 가연성 쓰레기를 선별하여 회수한 후, 이 선별된 쓰레기를 파쇄, 건조 및 성형과정을 거쳐 고형 연료로 제조하게 된다. 즉, 도시쓰레기, 가정쓰레기, 산업폐기물 및 일반폐기물 등의 쓰레기를 파쇄한 후 쓰레기에서 수분을 감소시키는 건조과정을 거치고 나서, 쓰레기중에 포함된 금속, 유리 및 도자기류 등의 불연성 물질을 제거하는 선별작업을 한 다음, 사용 및 운반보관이 용이한 형상으로 성형하여 쓰레기 고형연료(RDF; RefusedDerived Fuel)를 제조하게 된다.

위와 같은 쓰레기 고형연료를 제조하는 각 공정, 즉 파쇄, 건조, 성형공정은 개별적으로 수행되었다. 따라서, 사람이 파쇄기에 쓰레기원료를 손수 공급하여 파쇄하고, 파쇄되어 나온 원료를 건조기에 넣거나 햇빛에 건조시키고 나서, 다시 성형기에 부어서 일정형상으로 성형을 하였다. 이와 같이, 각각의 공정을 일일히 사람이 하게 되므로 작업이 번거로울 뿐만 아니라 작업시간이 많이 소요되어 결과적으로 작업효율이 떨어지는 문제가 있었다. 특히, 파쇄건조후 성형기에서 한번에 성형이 이뤄지므로 쓰레기원료의 이종물질들간의 결속력이 약해 운반도중에 분해되어 사용에 적합하지 않게 되거나 보관 및 사용시 깨진 쓰레기 고형원료의 가루가 날리거나 흩어져 주변이 지저분해지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제결점들을 해소하기 위해서 안출한 것으로서, 쓰레기의 파쇄작업, 성형전처리작업, 성형작업을 일괄적으로 수행할 수 있게 하여 쓰레기 고형연료 제조작업의 자동화를 실현하는 한편 고온에서 쓰레기의 파쇄가 이뤄지게 함으로써 이종물질간의 결합력을 향상시켜 견고하고 밀도가 높은 양질의 쓰레기 고형연료를 얻을 수 있는 쓰레기 고형연료 제조장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 제조장치에 의해 자동으로 견고하고 양질의 쓰레기 고형연료를 자동화생산하는 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시예에 관한 상세한 설명은 첨부하는 도면들을 참조하여 이루어질 것이며, 도면에서 대응되는 부분을 지정하는 번호는 같다.

도 1은 본 발명에 따른 쓰레기 고형연료 제조장치의 전체적인 구성을 보여주는 도면이고,

도 2는 도 1에 도시된 쓰레기원료를 파쇄하는 파쇄기의 구성을 보여주는 도면이고,

도 3은 도 2에서 파쇄부분의 구성을 상세하게 도시한 부분발췌단면도이고,

도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 성형전처리기의 원리를 설명하기 위한 설명도들이고,

도 5는 도 1에 도시된 성형기의 구동원리를 설명하기 위한 설명도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

100 : 파쇄기 110 : 파쇄본체

112,112a : 파쇄로터 114 : 하우징

120 : 로터구동모터 130 : 감속기

140 : 수관 142 : 작은관

144 : 큰관 146 : 스팀유입구

148 : 냉각수유입구 149 : 배출구

150 : 스팀통제밸브 152 : 냉각수밸브

200 : 제1컨베이어 210 : 제2컨베이어

220 : 제3컨베이어 300 : 성형전처리기

310,310a : 제1,제2믹싱롤 320 : 케이스

322 : 배출구 324 : 안내면

330 : 절단날 400 : 성형기

410 : 호퍼 420 : 커터

430 : 사출모터 440 : 실린더

442 : 성형공 450 : 사출스크류

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 쓰레기 고형연료 제조장치는 쓰레기원료가 투입되는 소정공간의 하우징과, 상기 하우징내에 대향하여 회전가능하게 지지된 한쌍의 파쇄로터 및 상기 파쇄로터를 구동하기 위한 파쇄모터를 구비하고, 유입된 쓰레기원료를 상기 파쇄로터들 사이를 지나가게 하여 작은 크기로 분쇄하여 내보내는 파쇄기; 소정공간의 케이스와, 상기 케이스내에 마주보며 회동가능하게 고정되는 한쌍의 믹싱롤 및, 상기 믹싱롤을 구동하는 압출모터를 구비하고, 상기 파쇄기에서 출력된 파쇄원료를 공급받아 판형으로 압출혼합하여 내보내는 성형전처리기; 및 내부에 소정공간을 마련하고 전방부로 상기 압출원료를 유입시켜 후방부에 형성된 성형공으로 배출하는 실린더와, 상기 실린더내에 배치되어 회전되는 사출스크류와, 상기 사출스크류를 회전시키는 사출모터 및, 상기 실린더의 성형공 후방부에 장착되어 일정속도로 상기 성형공을 지나가는 커터를 구비하고, 상기 성형전처리기에서 공급된 판형 압출원료를 상기 실린더내에서 상기 사출스크류로 가압하여 상기 성형공을 통해 소정 굵기의 고형연료로 배출하면서, 일정간격마다 상기 커터가 고형연료를 절단하여 소정 길이와 굵기의 고형연료를 생산하는 성형기를 포함한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 쓰레기 고형연료 제조방법은 파쇄기내에서 투입된 쓰레기원료를 가열하면서 용융파쇄하는 파쇄단계; 상기 단계에서 파쇄된 원료를 마주보는 한쌍의 믹싱롤 사이에서 판형의 압축원료로 융합시키는 성형전처리단계; 및 상기 압축원료를 소정 굵기로 성형기에서 사출성형하면서 소정 길이로 절단하여 소정크기의 고형연료를 만드는 성형단계를 포함한다.

이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 쓰레기 고형연료 제조장치의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.

본 고형연료 제조장치는 도시한 바와 같이 쓰레기원료를 투입하여, 내부에서 투입된 원료를 작은 크기로 파쇄하는 파쇄기(100)를 구비하고 있다. 이 파쇄기(100)는 고온의 열을 가하면서 쓰레기 원료중 용융되는 물질을 어느정도 용융된 상태에서 파쇄하여 파쇄성능을 높이게 된다. 즉, 파쇄기(100)는 두개의 반대방향으로 회전되는 파쇄로터들을 구비하는 동시에 가열수단을 구비하여 파쇄기(100) 내부에 투입된 쓰레기원료를 고온으로 용융한 상태에서 파쇄가 진행되게 한다. 이 파쇄기(100)에 대한 상세한 설명은 도 2 및 도 3를 참조하여 후술하기로 한다.

파쇄기(100)에서 파쇄된 원료는 제1컨베이어(200)에 의해 이송되어 성형전처리기(300)에 투입된다. 이 제1컨베이어(200)로는 버킷컨베이어를 사용하는 것이 바람직하다. 파쇄기(100)에서 파쇄되어 나온 원료는 어느정도 말랑말랑한 상태로, 성형전처리기(300)에서는 이 파쇄된 원료를 한쌍의 믹싱롤(310,310a)로 혼합하면서가압하여 원료구성물질의 결합력을 증진시켜 성형전단계의 혼합소재판 형태로 배출하게 된다. 이 성형전처리기(300)에서는 성형에 앞서 원료를 혼합하면서 결속력을 강화시켜 성형된 최종물이 견고성을 유지할 수 있게 성형전처리공정을 수행하는 것으로, 이 성형전처리기(300)내에서의 원료혼합원리에 대해서는 도 4a 및 도 4b를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

이렇게 배출된 혼합소재판(압출원료)은 제2컨베이어(210)에 실려 성형기(400)로 공급된다. 혼합소재판 또한 반고체상태로 유연하게 성형기(400)의 호퍼(410)내로 투입되게 된다. 성형기(400)는 투입된 혼합소재판을 일정형상으로 성형하여 사출하게 된다. 성형기(400)의 후단에는 커터(420)가 장착되어 있어 일정형상으로 성형되어 성형기(400)로부터 출사되는 고형연료를 적당한 크기로 절단한다. 이 절단기(400)는 로터리(Rotary)방식으로 성형기(400)후단내에서 회전하면서 성형기(400)의 배출구로 사출되는 고형연료를 절단하게 된다. 이와 같이 하여, 고형연료는 운반보관이 간편하고 사용이 편리한 크기와 형상으로 제조된다. 물론, 이렇게 제조된 고형연료는 파쇄단계서부터 어느정도 용융되어 그 구성물질이 파쇄되면서 일정부분 섞이게 되고, 성형전처리단계에서는 파쇄된 원료가 적정압력으로 가압되어 쓰레기의 구성성분인 이종물질들이 상호 견고한 결합력으로 구속되며, 성형단계에서 다시 한번 압입되면서 사출성형되어 완전하게 하나로 결속되어 일정형태를 유지함으로써 일정형태를 갖춘 매우 견고한 결합구조의 연료가 얻어지게 된다.

이렇게 성형기(400)로부터 일정크기로 절단되어 제조되어 나오는 연료는 성형기(400)의 배출구옆에 배치된 제3컨베이어(220) 위로 낙하되어 적치장까지 운반되어 적치장에 차례로 적하되어 저장되게 된다. 위의 제2,제3컨베이어(210,220)로는 벨트컨베이어가 사용되는데, 특히 제3컨베이어는 메쉬벨트컨베이어(mesh belt conveyor)가 바람직하다. 적치장에 저장된 연료는 원하는 장소로 트럭등의 수송수단을 이용하여 운반하여 사용하게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 쓰레기원료를 파쇄하는 파쇄기의 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 도 2에서 파쇄부분의 구성을 상세하게 도시한 부분발췌단면도이다.

파쇄기(100)는 도 2에서 보는 바와 같이 파쇄본체(110)와 파쇄본체(110)에 내장된 파쇄로터들(112,112a)에 회전력을 제공하는 로터구동모터(120) 및, 로터구동모터(120)에서 출력된 회전력을 배력하여 파쇄로터(112,112a)에 전달하는 감속기(130)를 구비하고 있다. 감속기(130)는 여러개의 크고 작은 기어들을 치합시켜 그들의 잇수비에 따라 감속효과를 얻는 것이 사용되며, 이러한 구성은 통상적으로 감속기에 많이 사용되므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명에서는 기어조합을 이용한 감속기 외에도 다른 종류의 감속기의 사용도 가능하다.

전술한 파쇄본체(110)는 도 3에 도시한 바와 같이 소정공간을 갖는 하우징(114)내에 한쌍의 회전하는 파쇄로터(112,112a)가 위치하고 있다. 이 한쌍의 파쇄로터들(112,112a) 중 하나는 감속기(130)의 구동축과 연결되어 있으며, 다른 하나는 종동축과 연결되어 회전구동되게 된다. 구동파쇄로터(112)와 종동파쇄로터(112a)는 길이방향이 대략 S자형단면으로 되어 있는 회전체로, 그들 사이의 간격이 쓰레기원료의 파쇄크기를 좌우하며, 바람직하게는 30mm이하로 하는 것이 좋다. 그 결과, 파쇄로터(112,112a)에 의해 파쇄되어 나오는 원료의 크기는 30mm를 넘지 않게 된다. 여기에는 도시하지 않았지만 파쇄로터(112,112a)는 원료를 파쇄하는 그 표면에 다수의 작은 칼날이나 뾰족한 돌기를 형성하면 그 파쇄성능을 한층 더 높일 수 있다.

각 파쇄로터(112,112a)내로는 길이방향을 따라 수관(140)이 설치되어 고온스팀(Steam)을 유동시키며 하우징(114)내를 고온으로 유지함으로써 파쇄시 쓰레기원료를 일정부분 용융시켜 파쇄성을 좋게 하고 원료내에 포함된 수분을 건조시키며, 나아가 파쇄와 동시에 어느정도 혼합이 이루어지게 한다. 이 수관(140)으로는 또한 냉각수도 유입되어 파쇄로터(112)가 과열되는 것을 방지하게 된다. 수관(140)은 작은관(142) 외부에 큰관(144)이 동심상에 끼워져 개구된 작은관(142)의 내단부가 폐쇄된 큰관(144)의 내단부로부터 이격되어 작은관(142)의 단부까지 도달한 유체가 작은관(142)을 빠져나와 큰관(144)으로 유동하게 되어 있다. 또한, 작은관(142)의 외측단에는 스팀유입구(146)와 냉각수유입구(148)가 마련되어 있으며, 이 스팀유입구(146)에는 스팀통제밸브(150)가 그리고 냉각수유입구(148)에는 냉각수밸브(152)가 장치되어 있다. 그리고, 큰관(144)의 외측단부에는 배출구(149)가 마련되어 있다. 이에 의해, 작은관(142)의 스팀유입구(146)나 냉각수유입구(148)로 유입된 스팀이나 냉각수는 로터(112,112a)내에 위치한 작은관(142) 및 큰관(144)을 차례로 유동한 후 배출구(149)를 통해 외부로 배출되게 된다.

이에 대해 좀더 부연설명하면, 파쇄시 수관(140)에 고온스팀을 주입시켜 쓰레기원료를 용융파쇄함에 있어, 하우징(114)내의 온도를 측정하여 온도가 설정치이상 상승하면 수관(140)내의 고온스팀을 빼고 수관(140)으로 냉각수를 유동시켜 과열을 방지하게 한다. 이러한 동작을 교번하면서 원료가 파쇄되는 하우징(114)내의 온도를 100~300℃범위내에서 일정하게 유지시키게 된다. 물론, 하우징(114)에는 온도센서(미도시)가 마련되어 있어, 이 온도센서에서 검출된 값을 제어부가 인지하여 설정치와 비교함으로써 검출치가 설정치보다 낮으면 스팀과 연결된 스팀통제밸브(150)를 개방하고 냉각수밸브(152)를 폐쇄하며, 검출치가 설정치보다 높으면 스팀통제밸브(150)를 폐쇄하고 냉각수밸브(152)를 개방하여 수관(140)내로 냉각수가 유동하게 함으로써 하우징(114)내의 온도를 일정고온으로 유지하게 한다.

하우징(114)에는 또한 냉각수로(114a)가 형성되어 외부에서 냉각수를 공급하여 하우징(114)이 과열되는 것을 방지하게 된다. 예를 들어, 하우징(114)내의 공간을 75ℓ정도로 설계하면 한번에 75㎏의 쓰레기원료 투입이 가능하며, 이렇게 투입된 쓰레기원료 75㎏은 약 3~5분동안 100~300℃의 고온에서 용융파쇄되면서 어느정도 혼합되어 배출된다. 이때, 쓰레기원료에 포함되어 있던 수분은 파쇄기(100)내의 열기에 의해 증발하여 제거되게 된다. 하우징(114)의 하방으로는 원료배출구(미도시)가 마련되어 있어, 원료배출구로 배출된 원료는 전술한 제1컨베이어에 실려 성형전처리기로 운반되게 된다. 이제, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 성형전처리기의 구성 및 동작에 대해 설명하기로 한다.

도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 성형전처리기의 원리를 설명하기 위한 설명도들로, 도 4a는 종단면도를 그리고 도 4b는 횡단면도를 나타낸 것이다.

성형전처리기(300)는 도시한 바와 같이 케이스(320)내에 한쌍의 제1,제2믹싱롤(310,310a)을 맞주보며 회전되게 설치하여 압출모터(미도시)로 회전시키며, 그 사이로 유입되는 파쇄원료(10)를 가압하면서 융합시키게 된다. 이때, 제1믹싱롤(310)과 제2믹싱롤(310a)은 그 회전속도를 다르게 구동하여, 배출구(322)쪽에 위치한 제2믹싱롤(310a)쪽으로 압출원료(10a)가 유동하여 배출되게 한다. 즉, 제1믹싱롤(310)보다 제2믹싱롤(310a)을 빠르게 회전시키면 자연스럽게 제1,제2믹싱롤(310,310a) 사이에서 압출혼합되면서 빠져나오는 판상체의 압출원료가 제2믹싱롤(310a)쪽으로 휘어지게 된다. 이때, 두 믹싱롤(310,310a)의 속도차는 적어도 분당 3회전이상 차이나는 것이 바람직하며, 따라서 제1믹싱롤(310)은 18rev/min 그리고 제2믹싱롤(310a)은 21rev/min이 적절하다. 이렇게 휘어지면서 밀려나오는 압출원료(10a)는 케이스(320)의 배출구측 안내면(324)에 안내되어 배출구(322)를 통해 배출되게 된다. 배출구측의 케이스(320)내면에는 절단날(330)이 장치되어 판상체로 출수되는 압출원료(10a)를 일정폭으로 절단하여 배출되게 한다. 만약, 2개로 절단되어 나온다면 그 후방에 설치되어 이 압출원료를 고형연료로 성형하는 성형기를 2개를 배치하면 된다.

이와 같이, 성형전처리기(300)에서는 전술한 제1컨베이어를 통해 공급되는 파쇄원료(10)를 두개의 믹싱롤(310,310a)이 회전하면서 파쇄원료(10)의 이종성분들을 더욱더 가압시켜 결속력이 배가된 판상의 압출원료(10a)로 출력하게 된다. 이때, 제1믹싱롤(310)과 제2믹싱롤(310a)의 속도차이에 의해 판상으로 압출되어 나오는 압출원료(10a)는 제2믹싱롤(310a)쪽으로 휘어져 배출구(322)를 통해 배출되면서 제2컨베이어에 실리게 된다. 이렇게 성형전처리기(300)로부터 배출되어 나온 압출원료 또한 완전한 고체가 아니고 반고체상태를 유지하게 된다. 특히, 한쌍의 믹싱롤(310,310a)은 그 간격의 조절이 가능하여 그 사이를 통과하면서 압출되어 나오는 판상의 압출원료(10a)의 두께를 조절할 수 있다. 이 믹싱롤(310,310a)의 간격조절은 두 개의 믹싱롤중 하나의 믹싱롤을 케이스(320)내에서 이동가능하게 하고, 그 조정된 위치를 고정수단(미도시)에 의해 고정함으로써 이루어진다.

한편, 성형전처리기(300)에도 전술한 파쇄기와 같이 믹싱롤(310,310a)내로 스팀이나 냉각수를 공급하는 수관을 설치하여 파쇄원료를 가열용융시키면서 원료내에 존재하는 이종물질들을 보다 견고하게 융합시킬 수 있다. 이 외에도 케이스(320)외부에 열원을 장치하여 외부에서 열을 가하여 처리기내의 온도를 상승시킬 수도 있다.

도 5는 도 1에 도시된 성형기의 구동원리를 설명하기 위한 설명도이다.

사출성형기(400)는 도시한 바와 같이, 회전구동력을 제공하는 사출모터(430)와, 내부에 사출공간을 마련하되 전방부에는 성형전처리기에서 공급되는 압출원료를 사출공간내로 투입하는 호퍼(410)와 후방부에는 압출원료를 소정형상으로 사출하는 성형공(442)이 형성된 실린더(440) 및, 사출모터(430)로부터 구동력을 받아 실린더(440)내에서 회전하면서 전술한 성형전처리기로부터 공급되는 압출원료를 강한 힘으로 앞단에 마련된 성형공(442)으로 밀어내 성형하는 사출스크류(450)를 구비하고 있다. 이 사출스크류(450)는 대향하여 맞물리는 한쌍의 트윈스크류(Twin screw) 또는 하나의 단일스크류(Single screw)로 구성이 가능하다. 또한, 사출모터(430)에는 감속기가 내장되어 사출스크류(450)로 출력을 배력하여 전달할 수도 있다.

이렇게 성형공(442)을 통해 일정한 굵기로 사출되어 나오는 고형연료를 성형공(442)의 앞단에서 일정길이로 절단하는 커터(cutter)(420)가 성형기(400)의 성형공(442) 후방부에 장치되어 있다. 커터(420)는 날이 일정한 속도로 회전하면서 성형공(442)으로 사출되는 고형연료를 일정길이로 절단하게 된다.

위와 같이, 사출성형기(400)는 연료투입구에 마련된 호퍼(410)를 통해 투입된 압출원료를 내부에서 사출스크류(450)로 가압이송시켜 성형공(442)으로 밀어냄으로써 일정한 굵기를 갖게 하고, 성형공(442)을 통과하여 나온 고형연료를 커터(420)가 일정한 속도로 회전하면서 절단하여 굵기와 길이가 일정한, 규격화된 쓰레기 고형연료(RDF)를 생산하게 된다.

이제, 전술한 도면들을 참조하며 본 발명의 동작에 대해 상세히 설명하고자 한다.

쓰레기원료를 파쇄기(100)로 투입하면, 파쇄기(100)내에서 한쌍의 파쇄로터들(112,112a)이 회전하면서 쓰레기원료를 작은 크기로 분쇄하게 된다. 이때, 파쇄로터들(112,112a) 내부로 뜨거운 스팀이 공급되므로 쓰레기원료중 가용성의 플라스틱, 비닐 등의 합성수지는 파쇄시 어느정도 용융되면서 파쇄되어 파쇄를 용이하게 한다. 따라서, 파쇄기(110)의 파쇄성능이 향상되어 보다 많은 파쇄와 견고한 물질의 파쇄가 가능하며, 파쇄시 용융되므로 파쇄된 물질들은 일정부분 서로 혼합되어 나오게 된다.

이와 같이, 파쇄기(100)를 거쳐 파쇄되어 나온 파쇄원료는 제1컨베이어(200)에 실려 성형전처리기(300)로 운반되어 투입된다. 성형전처리기(300)는 한쌍의 믹싱롤들(310,310a)이 회전하면서 제1컨베이어(200)에서 투입되는 파쇄원료(10)를 소정압력으로 압출하여 판형으로 만들어 내보내게 된다. 판형의 압출원료(10a)는 믹싱롤들(310,310a)의 속도차이에 의해 상대적으로 빠른 쪽의 배출구(322)쪽으로 휘어서 케이스(320)의 안내면(324)을 타고 배출구(322)로 안내되어 나오게 된다. 이때, 안내면(324)에는 커터(330)가 장착되어 출수되는 판상의 압출원료를 일정폭으로 절단하면서 배출되게 한다. 이렇게 배출된 판상압출원료는 제2컨베이어(210)에 실려 성형기(400)로 투입된다.

성형기(400)는 호퍼(410)를 통해 제2컨베이어(210)로부터 투입된 압출원료를 내부의 사출스크류(450)가 성형공(442)으로 가압사출하여 성형공(442)의 크기와 같은 굵기로 성형한다. 이때, 성형공(442)을 통과해 나오는 고형연료는 일정간격마다 회전하는 커터(420)가 지나가면서 절단하여 고형연료는 일정한 굵기와 길이를갖는 규격화된 연료로 생산되게 된다. 이렇게 최종적으로 제조되어 나온 쓰레기 고형연료는 제3컨베이어(220)에 실려 보관장소까지 운반되어 적치되거나 운반차량에 실려 사용장소까지 운송되게 된다.

여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에 의해서만 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 다른 실시예가 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 쓰레기원료를 파쇄시 파쇄기내에 스팀을 주입하여 원료를 용융된 상태에서 파쇄하므로 파쇄가 용이하고 파쇄력을 높일 수 있다. 또한, 파쇄기에서 연성화된 원료를 성형전처리기에서 믹싱롤로 가압하면서 혼합하므로 결속력이 좋은 양질의 고형연료를 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, 쓰레기의 파쇄작업, 성형전처리작업, 성형작업을 일괄적으로 수행할 수 있게 하여 쓰레기 고형연료 제조작업의 자동화를 실현할 수 있다. 이에 의해, 쓰레기를 쉽게 연료로 재생하여 활용할 수 있어 궁극적으로는 자원절약은 물론이고 쓰레기를 처리하는데 드는 비용의 절감과 함께 환경오염을 방지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (12)

1. 쓰레기원료가 투입되는 소정공간의 하우징과, 상기 하우징내에 대향하여 회전가능하게 지지된 한쌍의 파쇄로터 및 상기 파쇄로터를 구동하기 위한 파쇄모터를 구비하고, 유입된 쓰레기원료를 상기 파쇄로터들 사이를 지나가게 하여 작은 크기로 분쇄하여 내보내는 파쇄기;

   소정공간의 케이스와, 상기 케이스내에 마주보며 회동가능하게 고정되는 한쌍의 믹싱롤 및, 상기 믹싱롤을 구동하는 압출모터를 구비하고, 상기 파쇄기에서 출력된 파쇄원료를 공급받아 판형으로 압출혼합하여 내보내는 성형전처리기; 및

   내부에 소정공간을 마련하고 전방부로 상기 압출원료를 유입시켜 후방부에 형성된 성형공으로 배출하는 실린더와, 상기 실린더내에 배치되어 회전되는 사출스크류와, 상기 사출스크류를 회전시키는 사출모터 및, 상기 실린더의 성형공 후방부에 장착되어 일정속도로 상기 성형공을 지나가는 커터를 구비하고, 상기 성형전처리기에서 공급된 판형압출원료를 상기 실린더내에서 상기 사출스크류로 가압하여 상기 성형공을 통해 소정 굵기의 고형연료로 배출하면서, 일정간격마다 상기 커터가 고형연료를 절단하여 소정 길이와 굵기의 고형연료를 생산하는 성형기를 포함하는 쓰레기 고형연료 제조장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 파쇄기의 배출구로부터 배출된 파쇄원료를 상기 성형전처리기로 운반하여 공급하는 제1컨베이어와, 상기 성형전처리기로부터 배출된 압출원료를 상기 성형기로 운반하여 공급하는 제2컨베이어를 더 포함하는 쓰레기 고형연료 제조장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 제1컨베이어는 버킷컨베이어이고, 상기 제2컨베이어는 벨트컨베이어인 것을 특징으로 하는 쓰레기 고형연료 제조장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 한쌍의 파쇄로터내에는 스팀 또는 냉각수가 유입되어 유동하는 수관이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 쓰레기 고형연료 제조장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 수관은 상기 파쇄로터의 축심상에 삽입되되 내단부가 폐쇄된 큰관내에 내단부가 개방되어 상기 큰관의 내단으로부터 일정간격 이격된 작은관을 삽입하고, 상기 작은관의 외부단에 스팀유입구와 냉각수유입구를 마련하고 상기 큰관의 외부단에 배출구를 마련하여 상기 스팀유입구와 냉각수유입구를 통해 유입된 스팀 또는 냉각수가 상기 작은관 및 큰관을 경유하여 상기 파쇄로터를 가열 또는 냉각하면서 상기 배출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 쓰레기 고형연료 제조장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 스팀유입구 및 상기 냉각수유입구에는 각각 스팀통제밸브 및 냉각수밸브가 마련되어 있으며, 상기 하우징에는 상기 하우징내의 온도를 감지하는 온도센서를 구비하고, 내부온도를 검출하여 상기 스팀통제밸브 및 상기 냉각수밸브를 개폐하여 스팀 및 냉각수를 교대로 공급하면서 내부온도를 100~300℃범위내에서 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 고형연료 제조장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 하우징에는 과열을 방지하기 위해 외부에서 냉각수가 공급되어 유동하는 냉각수로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 쓰레기 고형연료 제조장치.
8. 제 1항에 있어서, 상기 성형전처리기의 한쌍의 믹싱롤들은 서로 회전속도가 상이하며, 배출구쪽의 믹싱롤의 속도가 빨라 상기 믹싱롤들 사이를 통과하며 압출되는 원료가 상기 배출구를 향해 이동하며, 상기 케이스의 배출구측 내면에는 상기 압출된 원료를 배출구로 안내하는 안내면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 쓰레기 고형연료 제조장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 배출구쪽의 안내면상에는 상기 배출되는 판형압출원료를 소정폭으로 절단하는 절단날이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 쓰레기 고형연료 제조장치.
10. 파쇄기내에서 투입된 쓰레기원료를 가열하면서 용융파쇄하는 파쇄단계;

    상기 단계에서 파쇄된 원료를 마주보는 한쌍의 믹싱롤 사이에서 판형의 압축원료로 융합시키는 성형전처리단계; 및

    상기 압축원료를 소정 굵기로 성형기에서 사출성형하면서 소정 길이로 절단하여 소정크기의 고형연료를 만드는 성형단계를 포함하는 쓰레기 고형연료 제조방법.
11. 제 10항에 있어서, 상기 파쇄단계에서는 파쇄기내에 스팀 및 냉각수를 교번하면서 투입제어하여 파쇄기내의 온도를 100~300℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 고형연료 제조방법.
12. 제 10항에 있어서, 상기 성형전처리단계에서는 배출시 판형의 압축원료를 적정폭으로 절단하는 것을 특징으로 하는 쓰레기 고형연료 제조방법.