KR100724722B1 - Organic matter pyrolyzing combustion apparatus under atmosphere environment - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 유기열분해연소장치의 전체 구성을 단면으로 상세히 보인 단면도, 1 is a cross-sectional view showing in detail the whole configuration of the organic pyrolysis combustion apparatus according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 압축공기공급장치를 도1의 선 A-A'를 따라 절취하여 보인 단면도, 2 is a cross-sectional view of the compressed air supply device according to the present invention cut along the line A-A 'of FIG.
도 3은 본 발명에 따른 압축공기공급장치의 전체구조를 보인 블록선도이다. Figure 3 is a block diagram showing the overall structure of the compressed air supply apparatus according to the present invention.
♠주요도면부호의 간단한 설명♠♠ Brief description of the main drawing codes.
100: 전기로 11: 판형 히터 12: 봉형 히터100: electric furnace 11: plate heater 12: rod heater
13: 단열벽 15: 하우징 16: 터널13: insulation wall 15: housing 16: tunnel
20: 컨베이어장치 30: 컨베이어 40: 폐열회수장치20: conveyor apparatus 30: conveyor 40: waste heat recovery apparatus
50: 압축공기공급장치 60: 냉각장치50: compressed air supply device 60: cooling device
본 발명은 유리병 제품에 부착되어진 라벨, 그의 접착제와 먼지 혹은 각종 이물질 등을 특정세정방법에 의해 제거된 상태에서도 남는 잔여 유무기성 오염물질을 “유리온도전환영역”보다 낮은 온도(520℃ 이하)에서 대기압 유기열분해 연소를 함으로써 유리병의 품질에 훼손을 주지 않고도 유리제품의 세정을 지원하는 대기압 유기열분해 연소장치를 제공한다.According to the present invention, the residual organic-inorganic contaminants remaining even after the label attached to the glass bottle product, its adhesive and dust, and various foreign matters are removed by a specific cleaning method (temperature lower than 520 ° C.) Atmospheric pressure organic pyrolysis combustion provides an atmospheric pressure organic pyrolysis combustion apparatus that supports the cleaning of glass products without compromising the quality of glass bottles.
일반적으로 유통회수 된 회수고병이나 일회용 유리병의 재활용을 위해 전 세계적으로 가장 효율적이고 경제적인 알카리계 세정과 중성계 세정을 기본으로 하는 화학적 습식세정의 세병장치(bottle washer)를 이용하고 있다. In general, for the recycling of recycled recovered bottles and disposable glass bottles, chemical washer bottle washers based on the most efficient and economical alkaline cleaning and neutral cleaning are used worldwide.
화학적 습식세정은 유리병의 유기 또는 무기오염물과 유무기 혼합오염물 등에 다른 어느 세정방식보다 탁월한 세정능력을 발휘하나, 무기질염류와 유기성 염기물질, 다당류물질, 이들의 혼합오염물, 산화제2철의 녹 등에는 세정의 한계를 보여 제거되지 않고 잔류하게 되는 잔여유무기오염물이 발생하게 된다. 이와 같이 불완전한 세정결과로 되는 세척불량으로 인한 품질문제가 발생되고, 결과적으로 재활용되지 못하고 폐기하게 된다. 이러한 폐기병은 유리병 자체의 품질로는 완전하나 세정되지 않는 오염물 때문에 폐기한다는 것은 자원낭비를 가져오는 결과로 된다. Chemical wet cleaning is superior to other cleaning methods such as organic or inorganic contaminants and organic-inorganic mixed contaminants in glass bottles, but it can be used for inorganic salts, organic base materials, polysaccharides, mixed contaminants, rust of ferric oxide, etc. Shows the limitations of cleaning, resulting in residual organic pollutants that remain unremoved. As such, quality problems due to poor cleaning resulting from incomplete cleaning are generated, and as a result, they cannot be recycled and disposed of. Disposal of these waste bottles due to contaminants that are complete in the quality of the vial itself but not cleaned will result in waste of resources.
이러한 점에서, 유리제품의 품질에 훼손을 주지 않으면서 그들의 오염원인을 제거하여 유리제품의 원래 상태를 회복시킨다면 폐기되는 유리제품의 재활용과 자원절약이라는 사회적 공익성과 함께 원가절감의 부가가치를 창출하게 되어 바람직하다 하겠다. In this regard, if the cause of contamination is removed without restoring the quality of the glass products, restoring the original state of the glass products, the added value of cost reduction will be created along with the social public benefits of recycling and resource saving of discarded glass products. It is desirable.
이와 같이 각종 주류·식음료의 내용물을 담는 유리병 등과 같은 유리제품이 사용된 후 회수되어 재활용하기 위하여 유리제품의 외부표면에 부착되어 있는 상표와 같은 브랜드를 나타내는 라벨, 라벨을 부착시키는 접착제와 이들에 접착된 또 다른 먼지 혹은 각종 이물질과, 유리제품 내부에 담겨져 있는 잔재물과 각종 오염이물질 등을 특정 세정방식으로 세척하거나 세정처리 후에 불완전한 세정으로 인하여 남는 잔여유무기 오염이물질이거나 세정 전처리하지 않은 유무기오염이물질의 유기성분을 제거한다는 것은 유리제품의 세정을 보다 확실히 보장할 수 있음은 분명하다. As such, glass products, such as glass bottles containing the contents of various alcoholic beverages and food and beverages, are used after the labels are used and adhesives for attaching labels and labels indicating the same brands as the labels attached to the outer surface of the glass products to be recovered and recycled. Another dust or other foreign matter adhered to it, the residues and various contaminants contained in the glass products are cleaned by a specific cleaning method, or residual organic or organic pollution remaining due to incomplete cleaning after cleaning treatment, or organic or inorganic pollution that has not been pretreated. It is clear that removing the organic components of the foreign matter can more certainly ensure the cleaning of the glassware.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 유리병을 재활용하기 위하여 유리병의 각종 유무기오염이물질을 세척하거나 세정하여도 남는 잔여유무기 오염이물질이거나 세정 전처리하지 않은 유무기오염이물질의 유기성분을 유리병에 연소 및 유리공학적 문제가 발생치 않으면서 간편하고 신속하게 제거하는 대기압 유기열분해 연소장치를 제공함에 그 목적이 있다. The present invention was created in order to solve the above-mentioned conventional problems, the remaining organic-inorganic contaminants that remain even after washing or cleaning various organic-inorganic contaminants in the glass bottle in order to recycle the glass bottles or organic weapons that have not been cleaned before treatment It is an object of the present invention to provide an atmospheric pressure organic pyrolysis combustion apparatus that removes organic components of contaminated foreign matters easily and quickly without causing combustion and glass engineering problems in glass bottles.
본 발명에 따른 유리제품의 대기압 유기열분해 연소장치는 각종 주류·식음료의 내용물을 담는 유리병 등과 같은 유리제품의 재활용을 위해 세척하거나 세정처리를 한 후에도 남아있는 잔여 유기물 잔재이거나 세정 전의 유기오염물을 대기압 열분해 연소하는 전기저항로가 터널로 구성되어지며, 유리병 몸체의 온도를 1차 승온시키는 예열단계로 되는 예열부, 유리온도 평형하에서 유기오염이물질을 열분해 연소제거시키는 열분해 연소단계로 되는 열분해연소부를 거쳐 1차 냉각하고 2차로 강제 냉각시키는 서냉 단계과 급냉 단계로 이루어진 냉각부를 포함하고 있는 구성으로 되며, 터널의 전장에 걸쳐 유리병을 탑재하여 그 내부를 특정속도로 통과하도록 순환되는 컨베이어장치가 설치되고, 터널의 입구 측에 인접하여서는 유리병에 부착되는 수분의 증기와 비교적 큰 크기의 오염물의 연소가스거나 이물질을 배기하도록 하는 배기장치의 일부로 구성시킨 배기파이프가 설치되고, 예열부의 초기단에는 유리병의 승온을 위하여 폐열을 이용하도록 회수된 폐열을 공급하는 폐열회수장치의 일부로 구성되는 다수의 파이프가 설치되며, 열분해연소부에는 유기오염이물질의 산화반응을 유도하도록 특정압력의 공기(산소)를 공급하여 유리병외부에 대하여 유기물연소를 하고 유리병 내부의 유기물을 연소·회화하고 또 배출하도록 하며 동시에 냉각부의 서냉구간에서도 유리병의 열충격을 완화하도록 압축공기를 공급하여 유리병의 온도를 낮출 뿐만 아니라 유리병 내부 유기물의 연소를 지원하는 압축공기공급장치의 일부로 구성되는 분사노즐을 구비한 분사유니트들이 설치되고, 냉각부의 급냉구간에는 유리병을 상온으로 냉각하도록 냉기를 공급하는 냉각장치로 구성되는 다수의 냉각공기 공급파이프들이 설치된다. Atmospheric pressure organic pyrolysis combustion apparatus of the glass product according to the present invention is the residual organic residues remaining after washing or cleaning process for the recycling of glass products, such as glass bottles containing the contents of various alcoholic beverages, food and beverages, or at atmospheric pressure An electric resistance furnace for pyrolysis combustion is composed of a tunnel, and a preheating unit for preheating the temperature of the glass bottle body first, and a pyrolysis combustion unit for pyrolytic combustion step of pyrolytic combustion removal of organic contaminants under glass temperature equilibrium. It consists of a cooling unit consisting of a slow cooling step and a quenching step of the first cooling through the forced cooling to the second, and the conveyor unit is installed to circulate through the inside of the tunnel at a certain speed by mounting a glass bottle Moisture adhering to the glass bottle adjacent to the entrance side of the tunnel An exhaust pipe composed of a steam and a part of an exhaust device for exhausting a large amount of contaminant combustion gas or foreign matter is installed, and at the initial stage of the preheating unit, the waste heat recovered to use the waste heat for raising the glass bottle is supplied. A number of pipes, which are part of the waste heat recovery system, are installed, and the pyrolysis combustion section supplies air (oxygen) at a certain pressure to induce the oxidation reaction of organic pollutants and burns organic matter to the outside of the glass bottle. Compressed air supply device that burns, burns, and discharges organic materials and supplies compressed air to alleviate thermal shock of glass bottles in the slow cooling section of the cooling unit. Injection units with injection nozzles composed of a part are installed, and the quench section of the cooling unit There are a plurality of cooling air supply pipes, which are configured with a cooling device for supplying cold air to cool the glass bottles to room temperature.
또한, 전기로의 전열수단은 내부의 그 진행방향에 따라 예열부와 열분해 연소부의 각 지역별로 온도설정에 따라 가열·제어되는 다수의 봉형 히터거나 판형히터로 이루어져 각 히터의 발열온도가 이송방향으로 갈수록 점차 높아지도록 배치되어 이송중인 유리병이 1차 가열되고 특정온도에서 유기성분들이 분해연소되게 한다. In addition, the heat transfer means of the electric furnace is composed of a plurality of rod-type heaters or plate heaters, which are heated and controlled according to the temperature setting for each region of the preheating unit and the pyrolysis combustion unit according to the direction of travel therein, so that the heat generation temperature of each heater is moved toward the conveying direction. The glass bottles being transported are first heated and gradually decomposed and burned at a specific temperature.
본 발명은 유리제품 재활용을 위한 어떤 특정세정 후 남는 유기오염이물질이거나 세정 전의 유기오염이물질을 제거함으로써 불완전 세정으로 인하여 폐기되는 유리제품을 재활용케 함으로써 자원낭비를 막을 수 있을 뿐 아니라 경제적 가치를 향상시킬 수 있게 된다. The present invention not only prevents waste of resources but also improves economic value by recycling glass products discarded due to incomplete cleaning by removing organic contaminants remaining after a certain cleaning for glass product recycling or organic contaminants before cleaning. It becomes possible.
이하에는 본 발명에 따른 대기압 유기열분해 연소장치는 도면을 참조하여 이후 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the atmospheric pressure organic pyrolysis combustion apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명에 따라 유무기오염이물질을 대기압 열분해연소 세정을 하기 전에 유리제품은 화학적 습식세정 등을 거쳐 전처리 되어 그에 부착된 라벨과 이 라벨을 부착시키는 접착제와 점착된 먼지 혹은 각종 이물질 들이 제거되도록 한다. 이와 같이 세정을 거친다 하여도 오염이 극심한 일부 유리병의 경우 잔여 유무기성 오염 이물질이 남아 있을 수 있다. First, before cleaning the organic-inorganic pollutants in atmospheric pressure pyrolysis combustion, the glass product is pre-treated through chemical wet cleaning and the like to remove the label and the adhesive and adhesive dust or various foreign matters attached thereto. do. Even after such a cleaning, some of the most heavily contaminated glass bottles may have residual organic-inorganic contaminants.
이에 본 발명에 따라 후처리공정으로 고체화되어 있는 유무기잔류물로 되는 이물질의 유기성분을 대기압 열분해연소 과정에서 제거할 수 있다. 그러나 이 대기압 유기열분해 연소세정방법은 그를 구성하는 공정과 환경에 따른 설계가 도입되어야 한다. Therefore, according to the present invention, the organic component of the foreign matter, which becomes an organic-inorganic residue, which is solidified in a post-treatment process, may be removed in an atmospheric pressure pyrolysis combustion process. However, this atmospheric organic pyrolysis combustion cleaning method should be designed according to the process and environment constituting it.
먼저, 본 발명의 원리에 따른 대기압 유기열분해연소는 다음 사실에 근거하여 이루어진다. 이를 설명 하여 보면, 유리병의 오염이물질은 유기성·무기성의 단 일 또는 혼합오염물로 이루어진다.First, atmospheric pressure organic pyrolysis combustion according to the principles of the present invention is made based on the following facts. To illustrate this, contaminants in glass bottles consist of organic or inorganic single or mixed contaminants.
일반적으로 유기성 오염물인 유기화합물, 유기고분자물질은 고온(>500℃)으로 가열하면 열분해하여 기체 및 액상의 저분자물질로 된다. 대부분은 300℃ 이하의 녹는점을 가지며 녹는점에 이르기 전에 분해하는 것이 많다. 비교적 낮은 온도 200℃에서 유기고분자의 절반 정도 해중합하여, 보다 높은 350℃정도에서는 몇 개의 고분자를 제외한 나머지 고분자가 거의 분해된다. 대부분의 유기고분자들은 열에 불안정한데 다음 중 한두 가지 이유에 기인한다. In general, organic compounds and organic polymers, which are organic pollutants, are pyrolyzed when heated to high temperature (> 500 ° C.) to form gas and liquid low molecular materials. Most have a melting point of less than 300 ° C and often decompose before reaching the melting point. About half of the organic polymer is depolymerized at a relatively low temperature of 200 ° C., and at about 350 ° C., the remaining polymers are almost decomposed except for a few polymers. Most organic polymers are unstable in heat for one or two reasons.
① 고분자가 저분자 화합물로 분해하는 것은 엔탈피 효과에 의해 고온에서 더 잘 일어난다.① Decomposition of polymer into low molecular weight compound occurs better at high temperature by enthalpy effect.
② 탄소-탄소결합들은 비교적 약하다. ② Carbon-carbon bonds are relatively weak.
③ 탄소-탄소결합은 산화에 불안정하다. ③ Carbon-carbon bonds are unstable in oxidation.
④ 분지점(Branch point)같은 구조적으로 비정상적 요인이 사슬에 존재한다. (4) Structurally abnormal factors such as branch points exist in the chain.
⑤ 말단 촉매성 위치가 해중합을 일으킨다. ⑤ The terminal catalytic site causes depolymerization.
⑥ 긴 사슬 내의 원자들은 단량체 해중합 공정과 같은 분해 연쇄반응을 촉진한다. (6) Atoms in long chains promote decomposition chain reactions, such as monomer depolymerization processes.
특히, 산소 존재하의 고온에서는 빠르게 연소하며, 또한 낮은 온도에서도 산화분해가 진행되는데 이것은 산소가 산화시약으로서 작용하기 때문이다. 고분자를 공기와 함께 고온으로 가열하면 연소한다. 연소의 난이는 고분자 종류에 따라 다르며, 발화온도(연소를 일으키는 최저온도)와 최소산소지수 [연소를 지속시키는데 필 요한 산소량, O2/(O2+N2)×100]에 따라 좌우된다. In particular, it burns rapidly at high temperatures in the presence of oxygen, and oxidative decomposition proceeds at low temperatures because oxygen acts as an oxidizing reagent. It burns when the polymer is heated to high temperature with air. The difficulty of combustion depends on the type of polymer and depends on the ignition temperature (lowest temperature that causes combustion) and the minimum oxygen index [the amount of oxygen required to sustain combustion, O 2 / (O 2 + N 2 ) × 100].
예를 몇 가지 들면, 셀루로스(250℃, 18), 아세트산셀루로스(305℃, 17.4), 폴리에틸렌(341℃, 17.5), 폴리프로필렌(460℃, 17.4), 폴리스티렌(460℃, 18.1), 나일론(424℃, 19), 폴리염화비닐(454℃, 45)이며, 이들 값의 순서에 따라 연소하기 어렵다. 또한 병표면에 강하게 밀착된 얇은 막 또는 띠 등의 스케일형태로 잔재하는 혼합오염물의 유기성분들은 앞서 설명한 바와 같이 연소하여 연소생성물인 무기산화물인 회분을 남기게 된다. For example, cellulose (250 ° C, 18), cellulose acetate (305 ° C, 17.4), polyethylene (341 ° C, 17.5), polypropylene (460 ° C, 17.4), polystyrene (460 ° C, 18.1), It is nylon (424 degreeC, 19) and polyvinyl chloride (454 degreeC, 45), and it is hard to burn in order of these values. In addition, the organic components of the mixed contaminants remaining in the form of a scale such as a thin film or a band strongly adhered to the bottle surface are burned as described above to leave ash, an inorganic oxide that is a combustion product.
그러므로, 본 발명의 원리에 따르면 전처리에서 화학적 습식세정방법에 의하여 대부분의 오염물이 제거된 상태에서 남아있을 수 있는 유기오염물과 무기오염물의 혼합오염물인 잔여유무기성 오염이물질을 “유리온도전환영역”보다 낮은 온도인 520℃이하에서 대기압 유기열분해연소를 함으로써 유리병에 연소 및 유리공학적 문제가 발생치 않으면서 유리병 세정지원을 달성할 수 있다. Therefore, according to the principles of the present invention, residual organic-inorganic contaminants, which are mixed contaminants of organic and inorganic contaminants that may remain in a state where most contaminants have been removed by a chemical wet cleaning method in the pretreatment, may be replaced with a "glass temperature conversion zone". Atmospheric organic pyrolysis and combustion at lower temperatures of 520 ° C or less can achieve glass bottle cleaning support without causing combustion and glass engineering problems.
한편, “열분해연소세정”은 유리성형공정의 서냉 곡선을 응용하여 유기성분을 열분해연소시키며, 이와 같은 열처리에 의해 유리병의 품질을 훼손시키지 않기 위한 것이다. 이러한 개념을 이해하기 위해서는 일반적인 유리의 성형과 서냉 곡선을 파악할 필요가 있다. On the other hand, "pyrolytic combustion cleaning" is to thermally burn and decompose organic components by applying the slow cooling curve of the glass forming process, and not to impair the quality of the glass bottle by such heat treatment. To understand this concept, it is necessary to understand the general glass shaping and slow cooling curves.
유리성형 또는 가공할 때는 참고도에서와 같이 서냉점 실예를 들면 558℃∼570℃ 범위 온도보다 5℃ 높은 온도까지는 1차로 비교적 급속히 가열하고 (이를 이후 1차 승온이라 통칭함) 그 온도에서 5~30분간 유지하여 응력을 소실시킨다. 다음에는 F점 실예를 들면, 서냉점 온도 범위보다 5℃ 높은 563∼575℃의 온도범위부터 서냉작업을 시작하여 뒤틀림점 실예를 들면 527∼541℃ 온도범위의 약간 아래(5℃)까지 냉각하고(이를 이후 1차 냉각이라 통칭함) 이후 열충격 응력에 의해 파손되지 않는 온도범위, 통상 상온까지 급속냉각한다.(이를 이후 2차 냉각이라 통칭한다) When glass forming or processing, as shown in the reference diagram, a slow cooling point, for example 5 ° C above the temperature range of 558 ° C to 570 ° C, is heated relatively rapidly firstly (hereinafter referred to as the first elevated temperature). Hold for 30 minutes to dissipate stress. Next, start the slow cooling operation at a temperature range of 563 to 575 ° C., which is 5 ° C. higher than the slow cooling point temperature range, and then cool it to a slightly below (5 ° C.) at the distortion point, for example, 527 to 541 ° C. (Hereinafter, referred to as primary cooling) After that, it is rapidly cooled to a temperature range that is not damaged by thermal shock stress, usually to room temperature (hereinafter referred to as secondary cooling).
참고도에 도시된 유리성형과 서냉곡선에서 알 수 있는 바와 같이, 대기압 유기열분해연소세정은 유리병의 품질을 훼손시키지 않으면서 유리병 표면에 남아있을 수 있는 잔여유기성분과 합성수지계 라벨과 접착제를 유리온도전환영역과 뒤틀림점(527~541℃) 아래에서 열처리하여 유기성분을 분해연소시키는 것이 중요한 개념이다. 그 이유는 유리의 점성 유동이 전혀 없는 뒤틀림점 아래에서 급가열 열분해연소를 하여, 뒤틀림점 아래에서 아무리 급냉하여도 이 냉각 때문에 새로운 영구스트레인을 생기게 할 가능성이 전혀 없는 온도이기 때문이다. As can be seen from the glass forming and slow cooling curves shown in the reference figure, atmospheric pressure organic pyrolytic combustion cleans residual organic components and plastic labels and adhesives that may remain on the glass bottle surface without compromising the quality of the glass bottle. It is an important concept to decompose and burn organic components by heat treatment under the temperature conversion region and the distortion point (527 ~ 541 ℃). This is because the rapid pyrolysis and combustion of the pyrolysis under the warpage point where there is no viscous flow of glass at all, and the quenching temperature under the warp point is unlikely to produce new permanent strain due to the cooling.
참고도Reference
따라서 본 발명에 따른 대기압 유기열분해연소세정은 유리의 성형과 서냉곡선을 뒤틀림점(Strain point) 아래 온도에 응용하여 유리병의 품질 훼손없는 유기성분의 열분해연소처리를 수행한다. Therefore, the atmospheric organic pyrolytic combustion cleaning according to the present invention is applied to the temperature of the glass forming and slow cooling curve below the strain point (pyrolysis) to perform pyrolysis and combustion of organic components without compromising the quality of the glass bottle.
이러한 “대기압 유기열분해연소세정”에 의한 유리병의 잔여유무기오염이물질에서 유기성분을 제거하는 루틴은 일자로 구성되거나 필요에 따라 다른 형태로 구성되는 콘베어 장치에 유리병을 투입하여 통과시키면서, 전열수단에 의해 유리병 몸체의 온도를 1차 승온시키는 예열단계, 선정된 열분해연소온도범위에서 일정시간 동안 유지하여 유리온도 평형하에서 유기성분을 열분해연소 제거시키는 열분해연소단계와 내부에 냉각공기를 주입하여 가열된 유리병을 1차 냉각과 2차 냉각을 통하여 적합한 온도 또는 상온으로 냉각시키는 냉각단계들로 이루어진다. The routine for removing organic components from the residual organic-inorganic contaminants in the glass bottle by the "atmospheric pressure organic pyrolysis combustion cleaning" is performed by inserting the glass bottle through a conveyor device composed of a date or another type as needed, Preheating step of first raising the temperature of the vial body by means, the pyrolysis combustion step of pyrolysing and eliminating organic components under glass temperature equilibrium by maintaining for a predetermined time in the selected pyrolysis combustion temperature range and by injecting cooling air into the inside It consists of cooling steps in which the heated glass bottle is cooled to a suitable temperature or room temperature through primary cooling and secondary cooling.
도1에 도시와 같이, 이러한 대기압 유기 열분해 연소세정장치는 긴 터널형태의 전기저항로(이후 전기로라 칭함)(100)로 구성된다. 이 전기로(100)는 다수의 서포트(21)에 의해 고정된 컨베이어장치(20)의 프레임(22) 상에 설치된다. 컨베이어장치(20)를 프레임(21)의 양단부에 구동롤러(23)와 피동롤러(24)를 설치하여 컨베이어벨트(30)가 전기로(100)를 관통하여 지나가도록 구성된다. 컨베이어벨트(30)는 전기로의 내부를 통과하는데, 히터의 열이 유리병에 균일하게 전달될 수 있도록 고내열성 재질로 이루어진 메쉬타입의 벨트로 구성되는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 1, this atmospheric pressure organic pyrolysis combustion cleaning apparatus is composed of an electric resistance furnace (hereinafter referred to as an electric furnace) 100 in the form of a long tunnel. The
구동롤러(23) 및 피동롤러(24) 사이에는 컨베이어 벨트(30)의 순환을 안내하기 위한 다수의 상하 가이드롤러(도시않됨)들이 컨베이어장치(20)의 프레임(21)에 공회전 가능하게 지지되고, 구동롤러(23)는 도시 않은 모터에 체인 등의 동력전달수단으로 연결된다. 그러므로, 전기로(100)의 내부로 컨베이어(30)가 유도되고, 이후 기술되는 히터들이 그 위로 적재된 유리병들을 가열하도록 운반한다.Between the driving
전기로(100)는 판상의 금속케이싱 또는 하우징(15) 내에 일정 간격을 두고 단열재로 이루어진 내열벽(13)으로 사방이 밀폐되는 터널(16)로 구성된다. 이 전기로(100)내에 설치되는 전열수단이거나 가열수단은 내벽의 내주에 그 진행방향에 따라 초입에는 내열벽(13)에 지지되는 다수의 판형히터(11)로 구성되고 그 이후에는 균형된 열전달을 위해 상하로 일정 간격으로 배치되는 다수의 봉형 히터(12)로 구성된다. 내열벽(13)은 바람직하기로 내열성이 우수한 세라믹 화이버(ceramic fiber)로 구성된다.The
여기서 사용되는 히터는 열분해 연소단계에서 약 700~800℃까지 발열할 수 있도록 제작되나 본 발명의 착안점인 유리병 품질의 훼손없이 일차적으로 수행되는 특정의 세정 후 유리병에 남는 잔여 유무기 오염이물질이거나 세정 전에 유무기 오염이물질의 유기성분을 분해·연소·제거하기 위하여 유리병의 유리온도전환영역 아래, 뒤틀림점(Strain point) 아래인 520℃ 이하에서 발열 연소한다. The heater used here is produced to heat up to about 700 ~ 800 ℃ in the pyrolysis combustion step, but the residual organic-inorganic contamination remaining in the glass bottle after a specific cleaning that is performed primarily without compromising the quality of the glass bottle which is the object of the present invention or In order to decompose, burn, and remove the organic components of organic contaminants before cleaning, they are exothermicly burned below 520 ° C below the glass temperature conversion zone and below the strain point.
그러므로, 유리제품으로 되는 유리병이 전기로 내에 투입될 경우 열충격으로 파손되지 않도록 각 히터는 컨베이어 벨트(30)의 진행방향으로 운반되어 가면서 전기로(100) 내의 온도가 정해진 온도분포(Profile)에 따라 점진적으로 높아지도록 지역별로 다른 온도로 발열할 수 있게 독립적으로 발열되고 제어된다. Therefore, when a glass bottle made of glass is put into the electric furnace, each heater is transported in the traveling direction of the
이에 따라, 전기로(100)는 투입부(I), 예열부(Ⅱ), 열분해연소부(Ⅲ), 냉각 부(Ⅳ)와 출구부(V)로 구성되고, 각 구간마다 정확한 온도제어를 위해 소정간격으로 복수의 온도센서들이 설치되어 각 히터 및 그 외 장치들의 구동을 제어하게 된다. Accordingly, the
투입부(I)와 예열부(Ⅱ)의 제1의 예열구간(1)에는 배기유니트로 구성되는 배기파이프(31)들이 소정배열로 설치되어 투입구에서의 온도조절의 기능을 하며, 배기파이프(31)들은 흡인모터((도시 않됨)에 일반적인 방법으로 연결된다. In the
투입부(I)에 인접하여 예열부(Ⅱ)가 설치된다. 이 예열부(Ⅱ)는 판형히터(11)가 설치되는 제1 예열구간(1)과 판형 히터(11)와 봉형 히터(12)가 혼재되어 설치되는 제2 예열구간(2)으로 형성된다. 제1 예열구간(1)에서는 유리병에 남아 있는 잔여유기성분들에 대하여 200℃ 정도에서 결합수분과 이산화탄소 발생시키게 하고 250~300℃에서 열분해가 시작되도록 한다. 한편, 제1 예열구간(1)에는 그에 의하여 발생되는 수분과 연소가스를 배출하도록 배기파이프(31)가 설치된다. The preheating part II is provided adjacent to the input part I. The preheating section II is formed of a
그 다음 유리병들은 제2 예열구간(2)으로 가열속도 130℃/min이하로 운반되면서 온도가 1차 승온되도록 가열된다. 이 제2 예열구간(2)에는 1차 승온을 달성하도록 소정배열된 판형히터(11)와 봉형 히터(12) 외에도 폐열회수장치(40)가 설치되어 그로부터 고온의 폐열을 공급받도록 구성된다. The glass bottles are then heated to the
폐열회수장치(40)는 분해연소부(Ⅲ) 이후에 설치되는 냉각부(Ⅳ)로 구성되는 서냉구간(4)에 적절히 설치되어 폐열을 수집하여 유입되게 한 수집부(41), 이 수집부(41)로부터 폐열을 강제유입하여 공급하는 송풍부(42)와 송풍부(42)로부터 고온의 소정압력을 가진 고압가스를 분사하는 하나 이상의 분사구로 이루어진 공급분사 부(43)들로 구성된다. 그러므로, 이 폐열회수장치(40)는 제2 예열구간(2)에서의 승온 기능을 보강하고 에너지 사용효율을 높인다.The waste
이와 같이 예열부(Ⅱ)는 유리병 몸체의 온도를 열충격에 의한 파손을 방지하면서 1차 승온 단계를 거쳐 특정온도 실예를 들면, 뒤틀림점 이하의 온도까지 승온시키는 구성으로 된다. In this way, the preheating unit (II) is configured to raise the temperature of the glass bottle body to a temperature below a specific temperature, for example, a warping point, through a first temperature raising step while preventing damage due to thermal shock.
그 다음, 콘베이어(30) 상에 유리병이 예열부(Ⅱ)를 통과하게 되면, 예열부(Ⅱ)에서 1차 승온되는 온도범위 상태로 유지시키는 유리온도 평형하에서 유리병은 그에 부착된 이미 분해된 유무기 오염이물질의 유기성분을 연소를 시키도록 상온의 공기거나 예열된 공기(preheated air)를 공급하여 산화반응을 일으키도록 하여 열분해 연소제거시키는 것이 효과적인 구성으로 되는 열분해연소부(Ⅲ)에 공급된다. Then, when the glass bottle passes through the preheating unit (II) on the conveyor (30), the glass bottle is already decomposed already attached to it under glass temperature equilibrium to maintain the temperature range in which the temperature is first elevated in the preheating unit (II). Supplying air or preheated air at room temperature to burn the organic components of the organic and organic pollutants to cause oxidation reaction, and then supplying it to the pyrolysis combustion section (III), which is effective in removing pyrolytic combustion. do.
즉, 승온된 유리병은 유기열분해연소부(Ⅲ)로 공급되어, 유리병의 열평형을 위해 특정온도에서 5분간 유지시키게 된다. 이 유지시간 동안에 전단계에서 이미 열분해가 진행되어진 잔여유기성분들을 압축 공기 공급장치거나 별도의 압축 공기 시스템으로부터 공급되는 공기(산소)와 급격한 산화 반응으로 분해 연소된다. 특히, 연소를 시키기 위해서는 한계 산소농도 이상의 적절한 공기를 공급하는 것이 중요하다. That is, the heated glass bottle is supplied to the organic pyrolysis combustion unit (III), and maintained for 5 minutes at a specific temperature for thermal balance of the glass bottle. During this holding time, the remaining organic components already pyrolyzed in the previous stage are decomposed and burned by rapid oxidation reaction with air (oxygen) supplied from a compressed air supply device or a separate compressed air system. In particular, it is important to provide adequate air above the limit oxygen concentration for combustion.
이를 위하여, 본 발명의 열분해연소부(Ⅲ)에는 압축공기공급장치(50)가 설치된다. 압축공기공급장치(50)는 도1의 선A-A'를 따라 절단한 단면도를 표시한 도2와 그의 개략적인 시스템을 블록도로 나타낸 도3을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.To this end, the compressed
먼저 도2에 도시와 같이, 전기로(100)는 프레임(22) 상에 지지되는 하우징 (15)내에 내열벽(13)들로 되는 터널(16)로 구성된다. 이 터널(16)에는 컨베이어(30)가 그를 관통하여 이동하도록 설치되고, 봉형 히터(12)가 내열벽(30)과 하우징(15)에 대하여 소정 고정구(17)에 의하여 지지되는 상태로 상하로 현가되어 있다. 온도센서(18)는 하우징(15)과 내열벽(13)을 관통하여 터널(16) 내에 위치된다. First, as shown in FIG. 2, the
압축공기공급장치(50)는 도1 및 도2에 도시되지않은 공기압축기(51)로부터 소정압을 갖는 압축공기가 예열부(Ⅱ) 측의 제1 파이프(52)를 지나 분해연소부(Ⅲ)측에 설치되는 제2파이프(53)를 경유하여 가열되어 예열압축공기탱크(54)에 수집된다. 즉, 제1 파이프(52) 및 제2 파이프(53)들이 터널(16) 내부의 하부에 봉형히터(12)아래에 배열되어 그들을 통과하는 압축공기를 가열한다. 예열압축공기탱크(54)는 지지부(18)에 의하여 하우징(15) 상에 적절히 설치되고 압축공기조절기(55)를 경유하여 가열압축공기를 공기분사유니트(56)로 공급하고, 공기분사유니트(56)의 분사노즐(57)을 통하여 콘베이어벨트에 의해 이동되는 유리병 내외부에 예열된 압축공기를 가압분사하게 된다. 이때, 유리병의 외부에 오염이물질의 유기성분이 공급된 공기와의 산화반응에 의한 열분해 연소되고, 동시에 유리병 내부로 가압분사로 유입되는 소정압력의 압축공기가 오염이물질의 유기성분을 분해연소 증발시키거나 순간적으로 팽창탈리시켜 일부를 외부로 배출시켜 연소되도록 하며, 또한 병표면에 고착된 오염이물질은 연소회화되도록 한다. In the compressed
이와 같이 예열단계와 열분해연소단계가 진행되는 동안 유리병의 오염이물질의 유기성분들에 표면연소와 분해연소 그리고 증발연소가 복합적으로 작용하게 된다. As such, during the preheating and pyrolysis combustion stages, surface combustion, decomposition combustion, and evaporative combustion act on the organic components of the contaminant in the glass bottle.
이후 열 처리된 유리병은 급작스런 냉각으로 열 변화로 일어날 수 있는 열충격을 방지하기 위해, 냉각부(Ⅳ)의 1차 냉각 처리를 하는 서냉구간(4)과 2차 냉각 처리를 하는 급냉구간(5)을 거치면서 냉각처리된다. 이러한 냉각처리는 서냉구간(4)에서 1차 서냉의 냉각속도가 12℃/min로 하여 50~60℃까지 냉각시키고, 2차 서냉으로 냉각속도가 24℃로 하여 50℃ 추가 냉각시킨 후, 급냉구간(5)에서 2차 냉각으로 냉각속도가 120℃/min이하로 급속 냉각시킬수 있다. 다른 방식으로, 서냉구간(4)에서는 1차 서냉과 2차 서냉의 구분없이 1차 냉각으로 냉각속도가 24℃/min로 하여 50℃로 냉각시킨 후 급냉구간(5)에서 2차 냉각으로 냉각속도가 120℃/min이하로 급속 냉각시킨다. 그 다음 출구부(Ⅴ)에서는 다음 공정에 적합한 온도 또는 상온으로 냉각된 유리병을 출고한다. After the heat-treated glass bottle is a slow cooling section (4) for the primary cooling treatment of the cooling unit (IV) and the quench section (2) to prevent thermal shock that may occur due to heat change due to sudden cooling (5). It is cooled down through). In this cooling treatment, in the
한편, 서냉구간(4)에서 바람직한 구성으로 제1차 서냉 및 2차 서냉을 수행하도록 압축공기탱크(54)로부터 압축공기가 또 다른 공기압조절기(55')를 경유하여 공기압이 조절되고, 분사유니트(56')를 거쳐 다수의 분사노즐(57')들에 공급되므로 유리병의 내외부를 동시에 냉각시킨다. On the other hand, the compressed air from the
급냉구간(5)에는 냉각유니트(60)가 설치되며 도시되지 않은 냉각사이클을 가진 냉각장치를 구비할 수 있으며, 도시된 바와 같은 터널(16)의 상부에 설치되는 다수의 냉각공기의 공급파이프(61)들로 구성된다. The quench
이와 같이 유기열분해연소과정을 거치면 첫째, 유리병의 열처리과정에서 뒤틀림점(Strain point) 아래 온도에서 처리하는 합리적인 1차 승온예열단계→열평형단계→1차 및 2차 냉각단계를 거침으로서 유리공학 측면에서의 유리병의 변형과 강도내구성 저하라는 구조적 문제점을 배제할 수 있다. 둘째, 유리병에 점착된 먼지 혹은 오염이물질들의 잔여유기성분들을 열분해연소 제거되고 주로 무기성분(무기염류)들로 이루어진 연소생성물(산화물)들이 잔재하게 된다. 이러한 연소잔재들은 점착성을 가지는 유기성분들이 제거된 자착(自着) 상태이므로 후처리공정에서 적당한 처리방법과 물리력에 의해 쉽게 세정된다. After the organic pyrolysis combustion process, first, glass engineering is carried out through the rational first temperature preheating stage → thermal equilibrium stage → first and second cooling stages, which are processed at a temperature below the strain point in the heat treatment process of the glass bottle. Structural problems such as deformation of glass bottles and lowering of durability in terms of side can be eliminated. Second, pyrolysis and removal of residual organic components of dust or contaminants adhered to the glass bottle, and combustion products (oxides) mainly composed of inorganic components (inorganic salts) remain. These combustion residues are easily cleaned by the proper treatment method and physical force in the post-treatment process because the self-adhesive state in which the adhesive organic components are removed.
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