KR100467931B1 - 폐기물 열분해 탄화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 쓰레기를 탄화처리함과 동시 탄화처리시 발생된 배출가스를 완전연소시켜 배출시킬 수 있도록 하므로서 각종 쓰레기를 보다 위생적으로 처리하는 폐기물 열분해 탄화장치에 관한 것으로, 내화재로 단열처리되고, 하부 일측에 적어도 1개 이상의 버너가 장착된 탄화로와; 상기 탄화로 내하부에 버너의 화염실이 형성되도록 설치되며, 상기 버너가 장착된 내벽면을 향해서는 밀착되고 그외의 외주면은 내벽면과 이격되어 상기 화염실과 연통하는 유통로가 형성되게 편심상태로 설치되는 탄화조와; 상기 탄화조의 중심을 기준으로 하여 상기 탄화로의 저부측에서 탄화조의 내부로 길게 관통하며, 모터의 회전력을 감속시키는 감속기에 의하여 회전가능하게 설치되는 회전축과; 및 상기 회전축에 적당한 각도의 위상차를 가지며 높낮이가 서로 다르게 연결된 복수개의 연결바의 각 끝단에 부착되어 투입구를 통해 탄화조 내부로 투입된 쓰레기를 교반시켜주는 복수의 교반날개를 구성하여 쓰레기를 위생적으로 탄화처리하는 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

폐기물 열분해 탄화장치{Burner apparatus for reduce to ashes}

본 발명은 각종 쓰레기를 탄화처리함과 동시 탄화처리시 발생된 배출가스를 완전연소시켜 배출시킬 수 있도록 하므로서 각종 쓰레기를 보다 위생적으로 처리하는 폐기물 열분해 탄화장치에 관한 것이다.

일반적으로 병원, 호텔, 백화점, 음식점 등에서는 많은 량의 쓰레기가 발생되고 있으며, 이것들은 일반 가정에서 배출되는 생활쓰레기와 구분하여 수거되고 있다.

일례로서, 병원에서 배출되는 쓰레기는 각종 질병에 걸린 환자들의 치료에 사용된 쓰레기들이기 때문에 각종 병원균에 오염된 것이 대부분을 차지하고 있으므로 병원 쓰레기는 일반 쓰레기와는 차별되게 수거하여 병원균이 오염되지 않도록 처리하여야 한다.

종래 기술에서는 상기와 같이 일반 생활쓰레기와 차별되는 쓰레기를 위생적으로 처리하기 위하여 별도로 수거하여 처리하기 위한 장치로서 소각로를 사용하고 있다.

그러나 종래의 소각로는 쓰레기를 소각할 때 독성이 강한 유기염소 화합물인 다이옥신(dioxin)이나 그외 유해한 배출가스가 배출되고 있다는 것이 문제점으로 지적되어 왔으며, 이와 같은 문제점으로 인하여 병원 등에서 배출되는 쓰레기와 같이 차별하여 수거되는 폐기물 스레기를 위생적으로 처리하는 데에는 많은 어려움이 뒤따르고 있으며, 또한 호텔이나 대형 위락시설 및 음식점에서 배출되는 각종 쓰레기의 경우 역시 위생적으로 처리하는 데 많은 비용과 인력이 소요되고 있을 뿐 아니라 많은 비용을 들이고도 환경을 오염시키지 않도록 위생적으로 처리되고 있지 못하다는 것이 문제점으로 지적되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제점을 일소하기 위하여 창출한 것으로, 일반 생활쓰레기와 차별하여 수거되는 병원이나 호텔, 대형 백화점 및 음식점 등에서 배출되는 각종 쓰레기를 고열로서 탄화처리하는 수단으로 오염성 쓰레기를 보다 위생적으로 처리할 수 있도록 하는데 목적을 두고 있으며, 또한 쓰레기를 탄화처리할 때 발생되는 배출가스를 화염으로 완전연소시키도록 하므로서 연돌로 배출되는 배출가스는 완전히 정화된 상태로 배출되게 하는데 다른 목적이 있으며, 또한 열분해 탄화장치를 소형화하여 병원이나 호텔 및 음식점 등에서 직접 시설하여 쓰레기를 보다 위생적으로 탄화처리할 수 있도록 하는데 또 다른 목적을 두고 발명한 것이다

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

내화재로 단열처리되고, 하부 일측에 적어도 1개 이상의 버너가 장착된 탄화로와;

상기 탄화로 내하부에 버너의 화염실이 형성되도록 설치되며, 상기 버너가 장착된 내벽면을 향해서는 밀착되고 그외의 외주면은 내벽면과 이격되어 상기 화염실과 연통하는 유통로가 형성되게 편심상태로 설치되는 탄화조와;

상기 탄화조의 중심을 기준으로 하여 상기 탄화로의 저부측에서 탄화조의 내부로 길게 관통하며, 모터의 회전력을 감속시키는 감속기에 의하여 회전가능하게설치되는 회전축과; 및

상기 회전축에 적당한 각도의 위상차를 가지며 높낮이가 서로 다르게 연결된 복수개의 연결바의 각 끝단에 부착되어 투입구를 통해 탄화조 내부로 투입된 쓰레기를 교반시켜주는 복수의 교반날개;

를 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 것이며,

또한 상기 탄화로의 주위에 근접 설치되는 가스연소로의 가스점화부에는 버너와 상기 탄화조로부터 발생된 배출가스를 이송하는 가스이송관 및 부로우어로부터 공급된 연소공기를 가스점화실로 유입시키는 공기유입구멍이 다수 형성되어 있으며, 상기 가스연소로의 가스연소실에는 상기 탄화로의 열기를 상기 가스점화실 전방으로 이송시키는 열기이송관이 연결되어 있으며, 상기 가스연소실의 상부 일측에는 상기 가스연소실에서 배출되는 배출가스를 정화시키는 촉매장치가 장착된 것을 특징으로 하는 것이며,

또한 상기 탄화로의 일측 상부를 관통하여 내측의 탄화조 상부에 연통하도록 설치된 투입구의 투입단과 낙하단 및 상기 탄화조의 일측 하부에 연통된 체 상기 탄화로의 저부를 관통하여 탄화물을 배출시키는 배출구 각각을 유압실린더로 개폐할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 일실시예의 설치상태 단면도.

도 2는 본 발명의 탄화장치의 평면 단면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 탄화로 2,7 : 버너

3 : 탄화조 4 : 회전축

5 : 모터 6 : 가스연소로

8 : 가스이송관 9 : 열기이송관

11 : 내화재 12 : 금속재

13 : 유통로 14 : 화염실

31 : 투입구 32 : 배출구

33a,33b,34 : 유압실린더 41 : 감속기

42a~42d : 연결바 43a~43d : 교반날개

61 : 가스점화부 62 : 가스연소실

63 : 촉매장치 71 : 부로우어

본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 일실시예의 설치상태 단면도이며, 도 2는 본 발명의 탄화장치의 평면 단면도를 도시한 것으로,

도면부호 1은 탄화로를 나타내는 것으로, 상기 탄화로(1)의 내벽은 내열성의 세라믹재질로 된 내화재(11)로 구성되며, 외벽은 녹이슬지 않는 스테인레스스틸로 된 금속재(12)로 구성되어 있다.

상기 탄화로(1)의 하부 일측에는 적어도 1개 이상의 버너(2)가 장착되는데, 상기 버너(2)는 도 2의 도시예와 같이 탄화로(1)의 일측에 적당한 간격을 두고 2개 설치하는 것이 바람직한 실시예이다.

상기 탄화로(1)의 내부에는 녹이슬지 않고 내열성의 스테인레스스틸로 된 탄화조(3)가 설치되는데, 상기 탄화조(3)는 상기 버너(2)가 장착된 쪽의 내벽면에는 밀착되고, 그외의 부분은 내벽면과 이격되어 버너(2)의 화염열기가 상기 탄화조(3)의 외주면 전체를 가열시킬 수 있도록 하는 유통로(13)가 형성되도록 일측으로 편심된 상태로 설치되어 있으며, 또한 상기 탄화조(3)의 저부에는 버너(2)의 점화작용이 원활하게 이루어짐과 동시 점화화염이 탄화조(3)의 저부를 직접 가열할 수 있게 하는 화염실(14)이 형성되어 있다.

상기 탄화조(3)의 중심부에는 회전축(4)이 회전가능하게 설치되며, 상기 회전축(4)의 하단은 탄화조(3)의 저부 중심에서부터 탄화로(1)의 저부를 관통하도록 설치되며, 그 하단에는 모터(5)로부터 회전동력을 전달받아 회전축(4)을 적당히 감속된 속도로 회전작동시키는 감속기(41)가 설치되어 있다.

상기 탄화조(3) 내부로 진입된 회전축(4)에는 적당한 각도의 위상차를 가지는 복수개의 연결바(42a~42d)가 설치되어 있는데, 상기 연결바들 각각은 높낮이가 서로 다르고 또한 제각기 다른 길이를 가지고 있으며, 상기 연결바(42a~42d)들 각각의 끝단에는 교반날개(43a~43d)들이 각각 부착되어 있다.

상기 연결바 및 교반날개의 구성 및 작용을 간략하게 설명하면, 상기 회전축(4)의 하단측에 연결된 제1의 연결바(42a)는 길이가 가장 짧으며 그 끝단에 부착된 제1의 교반날개(43a)는 상기 회전축(4)이 회전작동하게 되면 회전축(4) 주위에 있는 쓰레기를 중심에서 벗어나는 외측방향을 향해 밀어낼 수 있는 각도를 가지면서 하단은 상기 탄화조(3)의 바닥에 닿고 상단은 회전방향의 반대방향을 향해 약간 눕혀진 상태이며, 상기 제1의 연결바(42a) 위에 연결된 제2의 연결바(42b)는 길이가 두번째로 짧으며 그 끝단에 부착된 제2의 교반날개(43b) 역시 제1의 교반날개(43a)와 같이 쓰레기를 외측방향으로 밀어내는 각도로 설치된 채 하단은 탄화조(3)의 바닥에 닿고 상단은 회전 반대방향으로 눕혀진 상태로서 상기 제1의 교반날개(43a)에 의하여 외측으로 밀려난 쓰레기를 더 외측으로 밀어내는 교반작용을 하도록 구성되어 있으며, 제3의 연결바(42c)는 제2의 연결바(42b)보다 조금 더 긴 길이를 가지며 그 끝단에 부착된 제3의 교반날개(43c)는 상기 탄화조(3)의 내주면측에 있는 쓰레기를 중심부측으로 모아주는 방향으로 밀어낼 수 있는 각도로 설치된 채 회전 반대방향으로 눕혀진 상태로 설치되어 쓰레기를 중심측으로 모아주는 작용과 함께 쓰레기가 눕혀진 상단으로 넘어가게 하는 작용으로 쓰레기를 교반할 수 있도록 구성되어 있다.

그리고 상기 회전축(4)의 최상단에 연결된 제4의 연결바(42d)는 수평상으로 길게 형성되어 그 끝단에 부착된 제4의 교반날개(43d)가 탄화조(3)의 내주면에 닿아 긁어주는 작용과 함께 쓰레기를 중심을 향해 하향으로 밀어내는 작용으로 쓰레기를 교반하도록 구성되어 있다.

한편, 상기에서 각 교반날개(43a~43d)들의 구성은 반드시 위에서 설명한 구조에 한정되는 것이 아니라 탄화조(3)에 투입된 쓰레기를 고르게 교반할 수 있는 모든 구조를 포함하고 있다.

상기 탄화조(3)의 일측 상부, 좀더 구체적으로는 탄화로(1)의 내벽면에 밀착되는 부위의 상부에 설치된 투입구(31)는 탄화로(1) 상부로 돌출되는 투입단(31a)과 상기 탄화조(3) 상부와 연통하는 낙하단(31b)이 형성되어 있으며, 또한 상기 투입구(31)의 직하방측에 위치하는 탄화조(3)의 저부에는 탄화로(1)의 저부를 관통하여 탄화처리된 탄화물을 수거탱크로 배출하는 배출구(32)가 설치되어 있다.

상기 탄화조(3)의 상부에 설치된 투입구(31)의 투입단(31a)과 낙하단(31b) 각각에는 유압실린더(33a)(33b)에 의하여 교대로 개폐되거나 또는 함께 폐쇄된 상태를 유지시킬 수 있도록 구성되어 있으며, 또한 상기 탄화조(3)의 바닥에 형성된 배출구(32)도 유압실린더(34)로 개폐할 수 있도록 구성하므로서 상기 탄화조(3)에 투입된 쓰레기를 탄화처리할 때 상기 탄화조(3) 내부가 진공상태를 유지토록 하여 탄화작동이 원활하게 진행될 수 있도록 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 탄화로(1)의 근접한 위치로서 수평위치 또는 수직위치에는 가스연소로(6)가 설치되는데, 상기 가스연소로(6)는 상기 탄화로(1)와 같이 내벽면은 세라믹재질의 내화재로 형성되고 외벽면은 금속재로 형성되어 있으며, 상기 가스연소로(6)의 일측 벽면으로 돌출되는 가스점화부(61)와 가스연소실(62) 및 촉매장치(63)로 구성되어 있다.

상기 가스점화부(61)는 가스점화실(611)을 형성하는 원형몸체(612)와 그 원형몸체에 형성되는 다수의 공기유입구멍(613) 그리고 원형몸체의 선단에 버너(7)가 장착되어 있으며, 또한 상기 원형몸체(612) 외주에는 부로우어(blower : 71)로부터 공기를 공급받는 원통체(614)가 설치되어 있다.

상기 가스연소로(6)의 가스점화부(61)에는 상기 탄화로(1)의 일측 상부를 관통하여 상기 탄화조(3) 상부와 연통하도록 연결되는 가스이송관(8)이 설치되어 있으며, 또한 상기 가스연소로(6)와 탄화로(1)는 열기이송관(9)으로 연결되는데, 상기 열기이송관(9)의 열기 도입단은 탄화로(1) 상부에 있는 열기를 이송할 수 있도록 설치되는 한편, 상기 열기이송관(9)의 열기 배출단은 상기 가스점화실(611)의 전방측으로 열기를 배출시킬 수 있도록 상기 가스연소로(6)의 가스점화부(61) 주위를 관통하도록 설치되어 있다.

상기 가스연소로(6)의 상부 일측에 장착된 촉매장치(63)는 백금촉매로서 가스연소로(6)에서 연소된 상태에서 연돌(64)로 배출되는 배출가스를 촉매작용으로 정화시킨 후 배출시키는 것이다.

그리고 상기 가스점화부(61)의 대향측에는 벽면에는 가스점화실(611)의 점화상태를 육안을 점검할 수 있는 점검투시구(65)가 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

탄화로(1)의 저부에 장착된 버너(2)를 점화시켜 탄화조(3)를 가열시키면서 쓰레기를 탄화조(3)에 투입시키는데, 이때에는 먼저 상기 탄화로(1)의 상부에 돌출된 투입구(31)의 낙하단(31b)는 폐쇄시킨 상태에서 투입단(31a)의 유압실린더(33a)를 개방작동시켜서 상기 투입단(31a)이 개방되게 하고 쓰레기를 투입하는데, 상기 투입단(31a)으로 투입되는 쓰레기가 폐쇄된 낙하단(31b)에 의하여 상기 투입구(31) 내부에 가득채워지면 쓰레기 투입을 중단하고 상기 투입단의 유압실린더(33a)를 폐쇄작동시켜 상기 투입단(31a)이 폐쇄되게 하고 이어서 상기 낙하단(31b)의 유압실린더(33b)을 개방작동시켜서 앞서 투입구(31)에 투입된 쓰레기를 탄화조(3)로 낙하시킨 다음 다시 상기 유압실린더(33b)를 폐쇄작동시켜 낙하단(31b)을 폐쇄시킨 상태에서 다시 또 투입단(31a)의 유압실린더(33a)를 개방작동시켜 개방된 투입단(31a)으로 쓰레기를 재차 투입시키는 작동을 반복하여 상기 탄화조(3) 내부에 적당량의 쓰레기를 투입시키면서 탄화작동을 진행하게 되는데, 이와 같이 상기 투입구(31)의 투입단(31a)과 낙하단(31b)을 교대로 개폐하는 작동으로 쓰레기를 투입하므로서 탄화작동을 진행하고 있는 탄화조(3)의 내부를 진공상태로 유지시키면서 쓰레기를 투입할 수 있게 되어 쓰레기의 탄화작용이 원활하게 진행시킬 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 탄화조(3) 내부로 투입된 쓰레기는 모터(5)로부터 회전동력을 감속시키는 감속기(4)에 의하여 감속회전하는 회전축(4)에 연결된 복수개의 연결바(42a~42d)들과 그것들의 끝단 각각에 부착된 복수개의 교반날개(43a~43d)들에 의하여 고르게 섞이면서 탄화작동이 진행되는데, 상기 탄화조(3)에 투입된 쓰레기는 탄화작동의 초기단계에서는 탄화가 이루어지지 않고 또한 탄화조(3)의 내부온도가 70℃ 이상으로 가열되기 전까지는 배출가스가 활발하게 발생되지 않는 상태이며 70℃ 이상이 되면 배출가스가 발생되기 시작하여 탄화작동이 활발히 진해되는350℃ 내외로 가열되는 동안에 발생되는 배출가스는 상기 탄화조(3)의 상부에 연결된 가스이송관(8)을 통해 가스연소로(6)로 이송되는 것이며, 상기 탄화조(3)에서 발생되는 배출가스는 가연성가스이다.

상기와 같이 탄화로(1)의 버너(2)를 점화시켜 탄화조(3)의 내부온도가 70℃ 이상으로 가열되면서 배출가스가 가스이송관(8)으로 배출되기 시작하게 되면 이때에는 도시하지 않은 콘트롤장치에 의하여 상기 가스연소로(6)의 가스점화부(61)에 장착된 버너(7)가 자동으로 점화됨과 동시 부로우어(71)도 구동하여 원통체(614) 내부로 공기를 공급하게 되면 그에 공급된 공기는 원형몸체(612)에 형성된 공기유입구멍(613)으로 통해 가스점화실(611)로 유입되는 상태가 된다.

따라서 상기 탄화조(3) 내부에서 발생된 가연성가스는 가스이송관(8)을 통해 버너(7)가 점화되고 있는 점화불꽃을 향해 이송되는 상태이고 또 공기유입구멍으로 연소용 공기가 점화불꽃으로 공급되는 상태이므로 상기 가스이송관(8)을 통해 가스점화실(611)로 이송되는 가연성가스는 버너(7)의 점화불꽃에 의하여 연소되는 것이며, 이와 같이 가연성가스가 점화불꽃에 의해 연소될 때 상기한 가연성가스에 포함되어 있는 냄새도 함께 연소되어 없어지게 되는 것이다.

한편, 상기 탄화로(1)와 가스연소로(6)를 연결시키는 열기이송관(9)을 통해 가스연소로(6)로 이송되는 열기는 쓰레기의 탄화시킬 때 발생되는 것이므로 연소작용을 촉진시킬 수 있는 고온을 유지하고 있는 상태이다. 따라서 상기 탄화로(1)의 유통로(13)으로 상승이동되는 열기를 상기 열기이송관(9)을 통하여 상기 가스연소로(6)의 가스점화실(611) 전방으로 이송 배출시키게 되면 상기 가스점화실(611)로이송되는 가연성가스는 연소작용이 촉진되어 완전연소되는 작용을 기대할 수 있게 되는 것이다.

그리고 상기 가스연소로(6)의 배출구에 장치된 촉매장치(63)는 가스연소실(62)에서 배출되는 배출가스에 함유되어 있는 유해성분을 촉매반응으로 정화시켜 배출시키게 되므로서 연돌로 배출되는 배출가스는 오염성분이나 악취를 풍기는 성분이 완전히 제거된 상태로 정화되어 배출되는 것이다.

한편, 상기와 같이 탄화조(3)와 가스연소로(6)의 가동시간은 탄화처리하고자 하는 쓰레기의 종류에 따라 다소 차이가 있는데, 이는 도시하지 않은 콘트롤장치에 입력된 데이타에 의하여 가동시간이 자동으로 설정되도록 장치되어 있으므로 작업자는 쓰레기의 종류와 투입량 그리고 수분의 함량에 따라 스위치를 선택하여 조작하는 간단한 수단으로 각종 쓰레기를 위생적으로 탄화처리하게 되는 것이며, 쓰레기의 탄화처리가 완료되면 상기 모터(5)를 계속하여 구동시킨 상태에서 배출구(32)측의 유압실린더(34)를 개방작동시켜 상기 배출구(32)를 개방시키게 되면 탄화처리물은 교반날개(43a~43c)에 의하여 배출구(32)를 통해 수거탱크로 전량 배출되는 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 각종 쓰레기를 완전하게 탄화처리할 수 있을 뿐 아니라 탄화작동시 발생되는 배출가스도 완전연소시키고 또 완전연소된 배출가스도 촉매장치로 정화시킬 수 있으므로 장소에 구애됨이 없이 설치하여 가동하게 되더라도 그 주변의 환경을 절대 오염시키지 않는 효과가 있으므로 각종 병원균에오염된 쓰레기가 많이 발생되는 병원이나 여러 종류의 쓰레기가 발생되는 호텔과 백화점 및 수분함량이 많은 음식찌꺼기를 배출시키는 음식점 등에 설치할 경우 쓰레기를 수거하여 일정한 장소로 이송하는데 따른 번거로운 수고 및 경비를 줄일 수 있을 뿐 아니라 수거된 쓰레기를 운반할 때 그 운반경로를 오염시킬 수 있는 폐단을 없앨 수 있는 이점을 제공하는 유용한 발명이다.

Claims (3)

1. 내화재로 단열처리되고, 하부 일측에 적어도 1개 이상의 버너가 장착된 탄화로와;

   상기 탄화로 내하부에 버너의 화염실이 형성되도록 설치되며, 상기 버너가 장착된 내벽면을 향해서는 밀착되고 그외의 외주면은 내벽면과 이격되어 상기 화염실과 연통하는 유통로가 형성되게 편심상태로 설치되는 탄화조와;

   상기 탄화조의 중심을 기준으로 하여 상기 탄화로의 저부측에서 탄화조의 내부로 길게 관통하며, 모터의 회전력을 감속시키는 감속기에 의하여 회전가능하게 설치되는 회전축과;

   상기 회전축에 적당한 각도의 위상차를 가지며 높낮이가 서로 다르게 연결된 복수개의 연결바의 각 끝단에 부착되어 투입구를 통해 탄화조 내부로 투입된 쓰레기를 교반시켜주는 복수의 교반날개;

   를 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 폐기물 열분해 탄화장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 탄화로의 주위에 근접 설치되는 가스연소로의 가스점화부에는 버너와 상기 탄화조로부터 발생된 배출가스를 이송하는 가스이송관 및 부로어로부터 공급된 연소공기를 가스점화실로 유입시키는 공기유입구멍이 다수 형성되어 있으며, 상기 가스연소로의 가스연소실에는 상기 탄화로의 열기를 상기 가스점화실 전방으로이송시키는 열기이송관이 연결되어 있으며, 상기 가스연소실의 상부 일측에는 상기 가스연소실에서 배출되는 배출가스를 정화시키는 촉매장치가 장착된 것을 특징으로 하는 폐기물 열분해 탄화장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 탄화로의 일측 상부를 관통하여 내측의 탄화조 상부에 연통하도록 설치된 투입구의 투입단과 낙하단 및 상기 탄화조의 일측 하부에 연통된 체 상기 탄화로의 저부를 관통하여 탄화물을 배출시키는 배출구 각각을 유압실린더로 개폐할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 폐기물 열분해 탄화장치.