KR100776365B1

KR100776365B1 - 폐기물 열분해 장치용 증발기

Info

Publication number: KR100776365B1
Application number: KR1020060050940A
Authority: KR
Inventors: 황종균
Original assignee: 주식회사 대명엔지니어링
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2007-11-15

Abstract

본 발명은 가연성 폐기물의 열분해시 생성되는 기름 및 가스를 회수하여 폐기물의 가열에 적절한 연료용 기름 및 가스의 형태로 자원화시킴으로써 폐기물 처리에 따른 에너지의 소비를 최소화할 수 있고 동시에 폐기물 처리과정에서 발생되는 각종 유해물질에 의한 환경공해도 최소화시킬 수 있는 폐기물 열분해 장치용 증발기에 관한 것이다.

Description

폐기물 열분해 장치용 증발기{Evaporator for disposing of waste materials using pyrolysis process }

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 열분해 자원화 장치의 처리 계통도이다.

도 2는 본 발명에 따른 증발기의 외부 구조를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 증발기의 내부 구조를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 교반기의 상세 구조를 도시한 것이다.

도 5는 도 4에 도시된 교반기의 축단부 구조를 상세하게 도시한 것이다.

도 6은 증발기에 설치되는 안전밸브 구조를 상세하게 도시한 것이다.

도 7은 증발기의 굴뚝에 설치되는 농축보일러를 도시한 것이다.

도 8은 도 7에 도시된 농축보일러의 내부구조를 상세하게 보여주는 것이다.

도 9는 본 발명에 따른 스크류 컨베어의 구조를 상세하게 도시한 것이다.

도 10은 본 발명에 따른 냉각 컨베어의 구조를 상세하게 도시한 것이다.

도 11은 본 발명에 따른 싸이클론과 냉각기의 연결구조를 보여주는 것이다.

도 12는 도 11에 도시된 싸이클론의 구조를 상세하게 도시한 것이다.

도 13은 본 발명에 따른 매연 배출 컨베어의 구성을 구체적으로 보여주는 것이다.

도 14는 본 발명에 따른 냉각기의 구조를 상세하게 도시한 것이다.

도 15는 도 14에 도시된 청소구 및 점검창의 구조를 상세하게 나타낸 것이다.

도 16은 본 발명에 따른 생성유수탱크의 상세구조를 도시한 것이다.

도 17은 본 발명에 따른 진공탱크의 상세구조를 도시한 것이다.

도 18은 본 발명에 따른 가스중화탱크의 상세구조를 도시한 것이다.

도 19는 본 발명에 따른 폐기물 열분해 자원화 방법을 설명하는 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 증발기 102 : 폐기물 저장부

103 : 가스 배출구 104 : 맨홀

105 : 굴뚝 110 : 교반기

111 : 교반축 111a : 축관

111b : 구동축 단부 111c : 종동축 단부

111e : 날개 부착대 112 : 교반날개

114 : 축받침 113 : 링크체인

121,122 : 생성유 버너 123 : 중유 버너

124 : 가스 버너 130 : 호퍼

140 : 투입장치 150 : 안전밸브

151 : 플랜지 151a : 홈

152 : 축 153 : 밸브판

153a : 턱 154 : 스프링

155 : 패킹 157 : 스프링 지지판

160 : 농축보일러 162 : 농축수 탱크

163 : 급수실 164 : 증기실

167 : 면관 170 : 스크류 컨베어

180 : 냉각 컨베어 200 : 싸이클론

230 : 슬러지탱크 232 : 오버플로우관

233 : 경사부 240 : 배출 컨베어

300 : 냉각기 301,302 : 입,출수관

305,306 : 상,하부뚜껑 320 : 청소구

330 : 점검창 340 : 생성유수탱크

350 : 원심분리기 360 : 생성유탱크

370 : 공기블로어 400 : 진공탱크

410 : 이젝터 420 : 가스중화탱크

430 : 가스리턴팬

본 발명은 가연성 폐기물의 열분해시 생성되는 기름 및 가스를 회수하여 폐기물의 가열에 적절한 연료용 기름 및 가스의 형태로 자원화시킴으로써 폐기물 처 리에 따른 에너지의 소비를 최소화할 수 있고 동시에 폐기물 처리과정에서 발생되는 각종 유해물질에 의한 환경공해도 최소화시킬 수 있는 폐기물 열분해 장치용 증발기에 관한 것이다.

일반적으로, 플라스틱 계통의 고분자 폐기물은 자연 분해되기 위해서는 상당 시간이 소요되고, 소각 처리할 경우에는 심각한 환경 공해를 유발하게 된다. 이 때문에 최근 들어서는 플라스틱 계통의 고분자 폐기물을 소각 처리하지 않고 열분해 장치를 이용하여 인공적으로 분해하여 오염원을 제거함과 동시에 열분해 과정에서 생성되는 생성유를 회수하여 재사용하는 노력이 시도되고 있다.

이러한 열분해 장치에서 사용되는 열분해 원리는 가연성 폐기물을 무산소 또는 저산소 분위기하에서 간접적으로 열을 가하면 열분해 공간은 환원성 분위기가 조성되며, 폐기물은 분해되어 기체 및 액체로 증발되며, 분해되지않는 것은 고체(char)로 남게 된다. 즉, 폐기물(폐합성 고분자화합물을 의미함) + 열 = 기체(비응축가스) + 액체(정제유) + 고체(char)임을 알 수 있다.

한편, 상기한 열분해 장치는 대기압에서 운전하는 경우가 대부분이며, 열분해 과정에서 얻어지는 생성유는 회수하고 비응축성으로 배출되는 탄화수소는 대부분 연소시켜 바로 대기 중으로 배출하고 있다.

즉, 폐기물의 열분해 과정에서 불가피하게 생성되는 비응축성 가스(저분자량을 갖는 수소, 메탄, 에탄, 프로판 수준의 가스)는 에너지로 활용되지 못하고 연소 후 또는 바로 대기로 배출함으로써 공해문제를 일으킬 소지가 있다.

이와 같이 열분해 과정에서 불가피하게 생성, 배출되는 비응축성 가스는 대 부분 C4 이하의 탄화수소로 이루어지기 때문에 발열량이 높은 것이 특징이며, 이것은 충분히 가열용 연료로 이용할 수 있으나, 현재에는 이를 효율적으로 이용할 수 있는 공정의 개발이 거의 없는 실정이다.

이에, 본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 폐기물의 열분해시 생성되는 비응축성 가스를 냉각기를 통해 응축시킨 후 기름은 생성유 탱크에 수거하여 폐기물의 가열연료로 재사용하고 동시에 상기 냉각기를 거쳐 나온 잔여 가스는 가스리턴팬을 통해 리턴시켜 가열연료로 재사용함으로써 폐기물 처리에 따른 에너지의 소비를 최소화할 수 있고 동시에 폐기물 처리과정에서 발생되는 각종 유해물질에 의한 환경공해도 최소화시킬 수 있는 폐기물 열분해 장치용 증발기를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폐기물 열분해 장치용 증발기는, 내부에 폐기물 저장부가 구비된 본체; 상기 폐기물 저장부에 저장된 폐기물을 교반시키는 교반기; 상기 폐기물 저장부에 저장된 폐기물을 가열하며 열분해시키는 가열부; 상기 폐기물의 열분해시 생성된 가스가 배출되는 가스 배출구를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 가스 배출구로부터 배출되는 가스를 상기 가열부의 연료로 재사용할 수 있도록 상기 가열부와 상기 가스 배출구를 연결하여 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상기 폐기물의 열분해시 생성된 유류가 배출될 수 있도록 상기 본체에 형성된 유류 배출구를 더 포함하되, 상기 유류 배출구로부터 배출되는 유류를 상기 가열부의 연료로 재사용할 수 있도록 상기 가열부와 상기 유류 배출구를 연결하여 구성할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 폐기물의 열분해 과정에서 발생하는 순간 팽창 압력을 저감시킬 수 있는 안전밸브가 더 설치되되, 상기 안전밸브는 상기 본체의 외면에 돌출 형성된 플랜지와; 상기 플랜지에 지지되는 축과; 상기 축이 관통되며 상기 플랜지의 외측면에 밀착되는 밸브판과; 상기 축에 설치되어 상기 밸브판을 상기 플랜지측으로 탄성 가압하는 스프링과; 상기 플랜지와 상기 밸브판 사이에 개재되는 패킹을 포함하여 구성될 수 있다.

더 나아가, 상기 교반기는 상기 폐기물 저장부를 가로질러 설치되는 교반축과; 상기 교반축의 외주면에 결합되는 교반날개와; 상기 교반날개와 상기 교반축을 연결하는 링크체인을 포함하여 구성될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 열분해 자원화 장치의 전체 구성을 나타낸 계통도이다.

여기서, 본 발명의 일실시예에서 설명하는 폐기물은 가연성 폐기물로서 플라스틱 계통의 고분자 폐기물을 일컫는다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐기물 열분해 자원화 장치는 폐 기물이 열분해되는 증발기(100)와, 상기 증발기(100)를 거쳐 생성된 가스를 냉각시키는 냉각기(300)와, 상기 냉각기(300)를 거쳐 생성된 기름이 수거되는 생성유 탱크(340)와, 상기 냉각기(300)를 거쳐 나온 잔여 가스를 상기 증발기(100)로 리턴시키는 가스리턴팬(430)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 가스리턴팬(430)은 냉각기(300)에서 분리된 잔여 가스를 흡입하여 증발기(100)로 리턴시키게 되는바, 외부공기의 유입을 방지할 수 있도록 밀폐타입으로 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 폐기물 열분해 자원화 장치는 상기 증발기(100) 내부의 내부 압력을 제어하는 진공탱크(400)와, 상기 진공탱크(400) 내부를 진공상태로 조성하는 이젝터(410)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 폐기물 열분해 자원화 장치는 상기 증발기(100)를 거쳐 생성된 가스의 이물질을 제거하는 싸이클론(200)과, 상기 냉각기(300)를 거쳐 나온 잔여 가스를 중화시키는 가스중화탱크(420)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 증발기(100)의 외부 구조를 도시한 것이고, 도 3은 증발기(100) 내부의 교반기 구조를 도시한 것이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 증발기(100)는 내부에 폐기물 저장부(102)가 구비된 본체(101)와, 상기 폐기물 저장부(102)에 저장된 폐기물을 교반시키는 교반기(110)와, 상기 폐기물 저장부(102)에 저장된 폐기물을 가열하며 열분해시키는 가열부와, 상기 폐기물의 열분해시 생성된 가스가 배출되는 가스 배출구(103)를 포함하여 구성된다.

상기 본체(101)의 외측에는 폐기물이 투입되는 호퍼(130)가 설치되는바, 상기 호퍼(130)를 통해 투입되는 폐기물은 상기 호퍼(130) 내부에 설치된 파쇄기(미도시)에 의해 잘게 파쇄된 상태에서 투입장치(140)를 통해 본체(101) 내부의 폐기물 저장부(102) 내부로 투입되도록 되어 있다.

이때, 상기 투입장치(140)는 상기 본체(101) 내부에 설치된 폐기물 적정량 감지센서에 의해 간헐적으로 동작되도록 되어 있기 때문에 증발기(100) 본체(101) 내부로 공기가 유입되는 것을 최소화할 수 있도록 되어 있다.

상기 폐기물 저장부(102)는 원통 형태로 구비되는바, 상기 폐기물 저장부(102) 내에는 구동장치(미도시)에 의해 회전 구동하며 폐기물을 교반 및 이송하게 되는 교반기(110)가 설치된다.

상기 가열부는 폐기물의 열분해 과정에서 생성된 유류를 원료로 사용하여 다시 폐기물을 가열하는 생성유 버너(121)(122)와 중유 버너(123), 그리고, 외부로부터 공급되는 가스 및 폐기물의 열분해 과정에서 생성된 가스를 리턴하여 원료로 사용하는 가스 버너(124)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 가스버너(124)와 상기 가스 배출구(103)는 서로 연결 구성되는바, 상기 가스 배출구(103)로부터 배출되는 가스를 냉각 처리한 후 다시 리턴시켜 상기 가열부의 연료로 재사용할 수 있도록 되어 있다.

이와 함께, 상기 본체(101)의 하부에는 상기 폐기물의 열분해시 생성된 유류가 배출될 수 있는 유류 배출구(미도시)가 형성되어 있으며, 상기 생성유 버너(121)(122)는 상기 유류 배출구와 연결 구성되는바, 상기 유류 배출구로부터 배출 되는 유류를 상기 가열부의 연료로 재사용할 수 있도록 되어 있다.

상기 교반기(110)는 폐기물 저장부(102) 및 본체(101)를 좌우로 가로질러 설치되는 교반축(111)과, 상기 교반축(111)의 외주면에 서로 일정간격을 유지하며 다수개 결합되어 있는 교반날개(112)와, 상기 교반날개(112)와 상기 교반축(111)을 동시에 연결하는 링크체인(113)을 포함하여 구성된다.

도 4는 본 발명에 따른 교반기(110)의 구조를 구체적으로 도시한 상세도이고, 도 5는 교반기(110)의 구동축 및 비구동축의 축단부 구조를 상세하게 도시한 상세도이다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 교반축(111)은 내부에 길이방향의 유로(미도시)가 형성된 축관(111a)을 가지며, 축관(111a) 외면에는 다수의 교반날개(112)가 일정 간격을 이루며 서로 90도 각도를 유지한 상태로 결합되어 있다. 그리고, 상기 축관(111a)의 외면에는 상기 각 교반날개(112)가 부착되는 날개부착대(111e)가 구비되어 있다.

상기 교반날개(112)는 정사각형 판 위에 십자(+)형 단면을 가지는 날개가 수직으로 결합된 형태를 이루고 있는바, 상기 교반날개(112)의 판 부위는 축관(111a)의 날개부착대(111e) 상면에 볼트(112b)를 통해 체결 결합되어 있다. 그리고, 상기 날개의 상단 부위에는 링크체인(113)을 결합할 수 있도록 체인공(112a)이 형성되어 서로 인접하는 각 교반날개(112)는 상기 링크체인(113)을 통해 연결된 형태를 이루고 있다.

상기 축관(111a)의 좌측에 위치된 구동축단부(111b)에는 상기 유로 내부로 외부의 냉각공기가 유입되는 유입구(111d)가 형성되고, 상기 축관(111a)의 우측에 위치된 종동축단부(111c)에는 상기 유로 내부의 냉각공기가 배출되는 유출구(111f)가 형성되어 있다.

상기 구동축단부(111b) 및 종동축단부(111c)는 각각 축받침(114)을 통해 회전 가능하게 지지된다.

상기 축관(111a)의 좌,우 양측단에는 상기 축관(111a)을 감싸도록 샤프트박스(115a)가 설치되고, 이와 인접하여 구동축단부(111b) 및 종동축단부(111c)를 감싸도록 케이싱(115c)이 설치되어 상기 케이싱(115c)과 상기 샤프트박스(115a)는 서로 맞대어 결합되어 있다.

그리고, 상기 구동축단부(111b) 및 종동축단부(111c)의 각 외면은 케이싱(115c)의 내면과 소정 간격 이격된 상태로 유지되고, 상기 이격된 곳에는 패킹부재(115e)가 개재되어 있다.

또한, 상기 구동축단부(111b) 및 종동축단부(111c)의 각 외면에는 상기 패킹부재(115e)가 외부로 노출되지 않게 눌러주게 되는 패킹누름부재(115f)가 결합된 형태를 이루고 있다.

한편, 증발기(100)의 본체(101) 상부에는 맨홀(104)이 설치되어 있으며, 상기 맨홀(104) 부분에는 폐기물의 열분해 과정에서 발생하는 순간 팽창 압력을 저감시킬 수 있도록 하는 안전밸브(150)가 설치되어 있다.

도 6은 상기 안전밸브(150)의 구조를 구체적으로 도시한 것으로서, 도시된 바와 같이 안전밸브(150)는, 상기 본체(101)의 상부에 위치한 맨홀(104)의 홀(158) 주위에 환형으로 돌출 형성된 플랜지(151)와, 상기 플랜지(151) 위에 일정 간격을 이루며 지지되는 다수의 축(152)과, 상기 축(152)이 관통되며 상기 플랜지(151)의 상부면에 밀착되는 밸브판(153)과, 상기 축(152)을 감싸도록 설치되어 상기 밸브판(153)을 상기 플랜지(151)측으로 탄성 가압하는 스프링(154)과, 상기 플랜지(151)와 상기 밸브판(153) 사이에 개재되는 패킹(155)을 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 스프링(154)의 하단은 밸브판(153)의 상면에 지지됨과 동시에 그 상단은 축(152)의 상단에 체결된 너트(156)의 하부에 밀착된 스프링 지지판(157)에 지지되도록 되어 있다.

또한, 상기 밸브판(153)의 저면에는 하부로 돌출된 턱(153a)이 형성되고, 상기 플랜지(151)의 상면에는 상기 턱(153a)이 맞물리는 홈(151a)이 형성되는바, 상기 홈(151a) 내부에 패킹(155)이 삽입된 상태에서 상기 턱(153a)이 패킹(155) 부위를 강하게 눌러 외부와의 실링이 이루어지도록 되어 있다.

상기와 같은 안전밸브(150)의 구조에 따라, 본체(101) 내부에서 폐기물의 열분해 과정시 일정 수준 이상의 높은 팽창 압력이 발생할 경우 상기 팽창 압력에 의해 스프링(154)의 탄성을 이기고 밸브판(153)이 들어 올려져 자동 감압되기 때문에 안전의 위험성을 해소할 수 있게 된다.

한편, 도 7은 본 발명에 따른 증발기(100)의 굴뚝 부분에 설치되는 농축보일러의 구조를 도시한 것이고, 도 8은 도 7에 도시된 농축보일러의 내부구조를 상세하게 보여주는 상세도이다.

도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 증발기(100)의 본체(101) 상부에는 폐기 물의 열분해시 발생되는 배기가스가 배출되는 굴뚝(105)이 형성되고, 상기 굴뚝(105)의 일측에는 상기 배기가스를 농축수와 증기로 분리하는 농축보일러(160)가 설치된다.

상기 농축보일러(160)는 내부에 배기가스가 흐르게 되는 다수의 면관(167)이 배열되어 있으며, 그 상부에는 외부에서 물을 공급하기 위한 급수실(163)과, 증기가 배출되는 증기실(164)이 구비되어 있다.

이때, 상기 급수실(163)의 내부에는 농축보일러(160) 내부에 급수된 물의 수위를 측정하기 위하여 그 급수면에 플로트(163a)가 설치되어 있으며, 상기 증기실(164)에는 외부에서 증기압력을 체크할 수 있도록 게이지(166)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 농축보일러(160)의 내부에는 상기 면관(167)를 수직으로 가로질러 칸막이(167a)가 설치되며, 상기 농축보일러(160)의 하부에는 면관(167) 내부를 통과하는 배기가스로부터 분리된 농축수가 저장되는 농축수 탱크(162)가 구비되어 내림관(169)을 통해 연결되어 있다.

이때, 상기 내림관(169) 내부에는 상기 농축수 탱크(162)에 저장된 농축수의 상측에 있는 가스가 다시 농축보일러(160) 내부로 올라가 유입될 수 있는 오름관(163b)이 설치된 구조를 이루고 있다.

한편, 증발기(100) 내부에서 폐기물의 열분해 후 발생하게 되는 혼합금속 잔재물 및 RPF는 스크류 컨베어(170)를 통해 외부로 반출시키게 된다.

도 9는 상기와 같이 폐기물의 열분해 후 발생하는 혼합금속 잔재물과 RPF를 외부로 반출하기 위한 스크류 컨베어(170)의 구조를 상세하게 보여주고 있다.

도 9에서 보는 봐와 같이, 스크류 컨베어(170)는 유입구(미도시) 및 배출구(174)가 형성된 본체관(171)과, 상기 본체관(171)의 내부에 길이방향으로 설치되는 축관(172)과, 상기 축관(172)의 외주부에 결합된 스크류 날개(173)를 포함하여 구성된다.

상기 스크류 컨베어(170)는 상기 유입구가 상기 배출구(174)보다 아래쪽을 향하도록 비스듬히 배치되는바, 상기 본체관(171)의 하단은 밑판(175)을 통해 폐쇄되고 상단은 커버(176)를 통해 폐쇄된 구조를 갖는다,

그리고, 상기 커버(176) 외측에는 상기 축관(172)의 단부를 지지해 주는 축받이(177)가 결합되고, 축관(172)의 단부는 외부에 위치한 구동부(178)와 각각의 체인스프래킷(179a)(179b)을 통해 체인 연결된 구조를 이루고 있다.

한편, 상기 축관(172)의 중앙에는 스크류 날개(173)가 없는 부분(X)이 존재하는바, 이 부분(X)에는 잔재물이 항상 압축된 상태로 있기 때문에 투입 또는 배출되는 잔재물이 없을 시 상기 압축된 상태의 잔재물에 의해 공기의 유입이 차단된다.

상기한 스크류 컨베어(170)의 배출구(174)를 통해 배출되는 혼합금속 잔재물 또는 RPF는 하부에 위치한 냉각 컨베어(180)에서 냉각 처리된 후 수거된다.

도 10은 상기한 냉각 컨베어(180)의 구조를 보여주는 것으로서, 도시된 바와 같이 냉각 컨베어(180)의 상부에는 상기 냉각 컨베어(180)를 타고 이송되는 고온 상태의 혼합금속 잔재물 또는 RPF에 냉각수를 분사하여 냉각시켜 주는 스플레이 파이프(splay pipe)가 파이프 홀더(182)를 통해 지지되어 있고, 상기 냉각 컨베어 (180)의 일측에는 상기 냉각 컨베어(180)에서 냉각처리 후 낙하되는 냉각수를 다시 순환시켜 상기 스플레이 파이프(181)로 공급해 주는 냉각수 순환탱크(183)가 설치되고, 상기 냉각 컨베어(180)의 타측에는 냉각처리된 혼합금속잔재물 또는 RPF가 수거되는 수거탱크(도시안됨)가 설치되어 있다.

한편, 증발기(100)에서 열분해 후 배출되는 가스는 싸이클론(200) 내부에서 공기의 흐름과 비중차를 이용하여 이물질인 제거된 후 냉각기(300)를 거치면서 냉각이 이루어지게 된다.

도 11은 본 발명에 따른 싸이클론(200) 및 냉각기(300)가 연결된 모습을 보여주는 것이고, 도 12는 도 11에 도시된 싸이클론(200)의 상세구조를 보여주는 상세도이며, 도 13은 싸이클론(200) 하부의 매연 배출을 위한 배출 컨베어(240)의 구성을 구체적으로 보여주는 상세도이다.

도 11 내지 도 13에 도시한 바와 같이, 싸이클론(200)은 증발기(100)의 가스 배출구(103)와 연통되어 있으며, 싸이클론 본체(210)는 외면에 형성된 부착다리(220)를 통해 외부 구조물에 부착 고정된다.

그리고, 상기 싸이클론 본체(210)의 하부에는 상기 본체(210) 내부에서 분리된 매연 등의 슬러지가 수거되는 슬러지탱크(230)가 연결되어 있으며, 상기 슬러지탱크(230)를 비롯한 상기 싸이클론(200) 전체는 하부에 위치된 설치다리(260)를 통해 받쳐지도록 되어 있다.

또한, 상기 슬러지탱크(230)의 하부에는 상기 슬러지탱크(230)에 수거된 슬러지를 외부로 배출 운반시킬 수 있도록 배출 컨베어(240)가 설치되어 있으며, 상 기 배출 컨베어(240)를 통해 이송된 슬러지는 하부의 슬러지 운반상자(250)를 통해 반출될 수 있게 되어 있다.

이때, 상기 배출 컨베어(240)는 슬러지탱크(230)로부터 비스듬하게 경사지게 배치되는바, 상기 슬러지탱크(230)의 하단부는 상기 배출 컨베어(240)와 연통되고, 상기 슬러지탱크(230)의 하단부 일측에는 비스듬하게 경사진 경사부(233)가 형성되는 바, 상기 경사부(233)를 통해 내부에서 낙하되는 슬러지가 상기 배출 컨베어(240) 내부로 용이하게 이송될 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 슬러지탱크(230)의 측면에는 내부의 슬러지 수위가 일정 이상으로 될 경우 외부로 배출시키도록 하는 오버플로우관(232)과, 내부에 차 있는 가스를 외부로 배출시키기 위한 가스관(231)이 형성되어 있다.

도 13은 싸이클론(200)에서 분리된 슬러지를 이송하는 배출 컨베어(240)의 상세구조를 보여주는 상세도로서, 배출 컨베어(240)는 슬러지탱크(230)의 하단과 연통된 유입구(244a)와 슬러지가 배출되는 배출구(244b)가 형성된 본체관(241)과, 상기 본체관(241)의 내부에 길이방향으로 설치되는 축관(242)과, 상기 축관(242)의 외주부에 결합된 송출 날개(243)를 포함하여 구성된다.

상기 배출 컨베어(240)는 상기 유입구(244a)가 상기 배출구(244b)보다 아래쪽을 향하도록 비스듬히 배치되는바, 상기 본체관(241)의 하단은 밑판(245)을 통해 폐쇄되고 상단은 커버(246)를 통해 폐쇄된 구조를 갖는다,

그리고, 상기 커버(246) 외측에는 상기 축관(242)의 단부를 지지해 주는 축받이(247)가 결합되고, 축관(242)의 단부는 외부에 위치한 구동부(미도시)와 각각 의 체인스프래킷(248a)(248b)을 통해 체인으로 연결된 구조를 갖는다.

또한, 상기 축받이(247)와 상기 커버(246) 사이에는 밀폐를 위하여 패킹 처리된 패킹부(249)가 형성되어 있다.

아울러, 상기 배출 컨베어(240)는 전술된 스크류 컨베어(170)와 같이 축관(242)의 중앙부에 송출 날개(243)가 없는 부분이 존재하는바(도시하지 않음), 이 부분에 잔재물이 항상 압축된 상태로 존재하여 내부로의 공기의 유입을 원천적으로 차단시킬 수 있게 된다.

한편, 도 14는 본 발명에 따른 냉각기(300)의 구조를 구체적으로 도시한 상세도이고, 도 15는 도 14의 청소구 및 점검창의 구조를 상세하게 보여주는 도면이다.

도 14 및 도 15에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각기(300)는 내부에 냉각수가 흐르는 다수의 냉각관(304)을 구비한 원통형의 냉각기 본체(310)와, 상기 본체(310)의 상부 및 하부에 각각 결합되는 상부뚜껑(305) 및 하부뚜껑(306)으로 구성되어 있다.

상기 본체(310)의 측면에는 내부의 냉각관(304)을 냉각시키도록 냉각수가 유입되는 입구관(301)과, 냉각수가 배출되는 출구관(302)이 형성되어 있으며, 상기 본체(310)의 내부는 상하로 서로 일정간격을 이루며 지그재그 형태로 배열된 다수의 칸막이판(309)을 통해 구획되어져 있다.

그리고, 상기 냉각기 본체(310)는 하부 외면에 형성된 부착다리(303)를 통해 외부 구조물에 부착 고정되고, 상부 외면에는 신축부재(311)가 결합된다.

또한, 상부뚜껑(305)의 서로 대향하는 양 측면에는 싸이클론(200)으로부터 가스가 유입되는 입구관(307)과 냉각기(300) 내부에서 냉각된 후의 잔여 가스가 배출되는 출구관(308)이 형성되어 있다.

또한, 상부뚜껑(305)의 내부는 중앙의 격벽을 통해 좌,우 공간으로 구획되어져 있다.

이에 따라, 상기 입구관(307)을 통해 유입된 가스는 좌측에 위치한 냉각관(304) 내부를 따라 하방으로 이동된 후 하부뚜껑(306)의 내부공간을 지나 다시 우측에 위치한 냉각관(304)을 따라 상방으로 이동하여 출구관(308)을 통해 배출된다. 이때, 가스가 좌,우측 냉각관(304) 내부를 흐르는 과정에서 냉각수에 의해 응축 냉각되어 유류를 생성하고, 상기 생성된 유류는 하부에 구비된 생성유수탱크(340)로 수거 분리된다.

한편, 상부뚜껑(305)의 상면부에는 본체(310) 내부를 청소하기 위한 청소구(320)와, 상기 본체(310) 내부를 들여다 볼 수 있도록 점검창(330)이 마련되어 있다.

상기 청소구(320는 상부뚜껑(305)의 상면부에 원형 모양의 홀을 뚫고 상기 홀의 주변에 플랜지(321)를 돌출시켜 상기 플랜지(321) 위에 손잡이(323)가 달린 커버(322)를 안착시켜 다수의 스터드 볼트(325) 및 너트(326)로 체결시킨 것이다. 이때, 상기 커버(322)의 하부면에는 패킹(324)이 부착되어 외부와의 견고한 실링이 이루어질 수 있도록 하고 있다.

이와 같은 청소구(320)는 본체(310) 내부의 청소시 상기 스터드 볼트(325) 및 너트(326)를 풀고 손잡이(323)를 이용하여 커버(322)를 분리하여 본체(310) 내부의 청소작업을 수행하게 된다.

또한, 점검창(330)은 상부뚜껑(305)의 상면부에 원형 모양의 홀을 뚫고 상기 홀의 주변에 하부플랜지(331)를 돌출시킨 다음 상기 하부플랜지(331) 위에 상기 홀과 같은 크기의 홀이 형성된 상부플랜지(332)를 안착시키고, 상기 홀 부위에 투명한 내열유리(333)를 배치하여 상기 하부 및 상부플랜지(331)(332) 사이에 개재되도록 하고 다수의 스터드 볼트(335) 및 너트(336)로 체결 결합시킨 형태를 이루고 있다. 이때, 상기 상,하부 플랜지(331)(332)와 상기 내열유리(333)의 접촉부위에는 조인트 시트(334)를 개재하여 견고한 실링이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 점검창(330)은 상기 내열유리(333)를 통해 본체(310)의 내부를 들여다 볼 수 있도록 되어 있기 때문에 본체(310) 내부의 상황을 외부에서 용이하게 파악할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 냉각기(300) 내부에서 가스의 냉각에 의해 생성된 유류는 하부에 구비된 생성유수탱크(340) 내부로 수거되는바, 상기 생성유탱크(340)는 도 16에 도시된 바와 같이 그 상부 중앙에 패킹(342)에 의해 실링 상태를 유지하게 되는 맨홀(341)이 개폐가능하게 구비되어 있고, 상기 냉각기(300)의 하부뚜껑(306)으로부터 연결된 내림관(343)이 수용되어 상기 내림관(343)을 통해 생성유가 수거되도록 되어 있다. 아울러, 상기 생성유탱크(340)의 외측에는 내부의 수위를 파악할 수 있도록 수위계(344)가 구비되어 있다.

한편, 상기 냉각기(300)와 연결된 진공탱크(400)는 증발기(100)에서 폐기물 의 열분해시 급격하게 내부 압력이 상승할 때 이를 순간적으로 억제시킬 수 있도록 제어하게 된다.

도 17은 상기 냉각기(300)와 연결된 진공탱크(400)의 구조를 상세하게 보여주고 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 진공탱크(400)는 원통형 탱크로서 형상으로 이루어져 있으며, 내부에는 내부를 십자(+) 형태로 구획하는 격벽(404)이 설치되고, 양 측면에는 가스가 유입 및 배출되는 유입구(402) 및 배출구(403)가 형성되어 있다. 아울러, 상기 진공탱크(400)의 상부에는 손잡이가 달린 맨홀(401)이 개폐가능하게 구비되어 체결수단을 통해 밀폐된 형태를 이루고 있다.

한편, 도 18은 상기 냉각기(300) 및 진공탱크(400)를 거쳐 나온 가스를 연료용으로사용할 수 있도록 중화시켜 주는 가스중화탱크(420)의 구조를 보여주는 것이다.

도시된 바와 같이 가스중화탱크(420)는 상부에 진공탱크(400)를 거쳐 나온 가스가 유입되는 가스유입관(423)과, 탱크 내부의 알칼리성 용액을 통과하면서 중화된 가스가 배출되어지는 가스배출관(424)이 설치되어 있다.

그리고, 상기 가스중화탱크(420)의 측면에는 외부의 공기블로어(370)에 의해 송풍된 공기가 유입되는 공기유입관(421)(422)이 상기 탱크의 내측으로 돌출하여 설치된 구조를 갖는다,

이때, 상기 공기유입관(421)(422)의 외주면상에는 다수의 홀(421a)(422a)이 형성되어 있는바, 탱크 내에 저장된 알칼리 용액 내에서 상기 공기유입관(421)(422)의 홀(421a)(422a)을 통해 기포 형태로 공기를 투입하여 중화 반응시키 게 되어 있다.

또한, 상기 가스중화탱크(420)의 상부에는 맨홀이 설치됨과 아울러 채널(chanel)이 지지된 구조를 이루고 있다.

한편, 상기 진공탱크(400)와 상기 가스중화탱크(420) 사이를 연결하는 배관상에는 내부의 오리피스관에 의한 압력차를 이용하여 상기 진공탱크(400) 내부를 진공상태로 조성하는 이젝터(410)가 설치되어 있다.

이때, 상기 가스중화탱크(420)와 상기 이젝터(410)를 연결하는 또 다른 배관상에는 펌프(미도시)가 설치되며, 상기 펌프를 통해 상기 가스중화탱크(420) 내부의 알칼리성 용액을 순환시켜 주면서 상기 이젝터(410)의 내부의 오리피스관을 통과하는 유속에 따른 압력차에 의해 진공탱크(400) 내부에 진공을 발생시킬 수 있도록 되어 있다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 폐기물 열분해 자원화 장치에 의한 폐기물 자원화 처리 계통을 도 1을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 호퍼(130)를 통해 잘게 파쇄된 폐기물 상태로 증발기(100) 내부로 투입된 가연성 폐기물은 내부의 교반기(110)를 통해 교반 및 이송되면서 약 700℃ 정도까지 가열되어 용융 및 열분해가 이루어진 후 가스와 유류(기름)를 생성하게 된다.

이 과정에서, 상기 증발기(100) 내부는 이젝터(410)에 의해 진공상태로 조성되기 때문에 폐기물이 소각되지 않고 무산소 상태에서 폐기물의 열분해가 이루어지게 된다.

또한, 교반기(110)에 의한 폐기물의 교반시, 파쇄된 상태의 폐기물이 교반날개(112)를 타고 나선형으로 감겨진 링크체인(113)에 의해 전방측으로 천천히 이동됨과 아울러 상기 링크체인(113)에 물려진 상태로 들어 올려졌다가 떨어지는 과정을 반복 수행하게 되어 폐기물의 교반이 보다 효과적으로 이루어지게 된다.(도 3 참조)

그리고, 폐기물의 열분해시 발생된 혼합금속 잔재물 및 RPF는 스크류 컨베어(170)를 통해 외부로 반출된 후 냉각 컨베어(180)를 거쳐 냉각 처리된 후 수거된다.

한편, 상기 증발기(100)에서 폐기물의 열분해 후 저분자 상태로 생성된 가스는 (A)라인을 통해 싸이클론(200) 내부로 유입되고, 여기서 이물질이 제거된 상태에서 (B)라인을 통해 냉각기(300)로 유입되어 내부에서 응축과정을 거친 후 유류와 가스로 분리된 후 유류는 생성유수탱크(340)로 수거되고 가스는 다시 가스리턴팬(430)을 통해 (C)라인을 따라 증발기(100)의 가열장치로 리턴되거나 (I)라인 을 따라 가스중화탱크(420)를 거쳐 중화처리된 후 (K),(M)라인을 통해 리턴되어 가열장치의 연료로 재사용된다. 이때, 상기 가열장치에 들어가지 전에 예열장치를 통해 일정온도로 예열이 이루어지게 된다.

또한, 상기 증발기(100) 내에서 열분해시 생성된 유류(기름)는 (D)라인을 통해 중유탱크에 저장된 후 다시 (E)라인을 따라 증발기(100)의 가열장치로 리턴되어 연료로 재사용되는 것이다.

한편, 냉각기(300)를 거쳐 생성된 유류는 하부의 생성유탱크(340)에 수거된 후 (F)라인을 따라 되어 원심분리장치(350)로 투입되어 슬러지, 유류, 염소수가 분리되고, 분리된 유류는 (G)라인을 따라 다시 생성유탱크(360)로 수거되어 증발기(100) 내부의 폐기물 가열원료로 재사용된다.

또한, 생성유탱크(360)의 잔여가스는 (I)라인을 따라 이동하여 냉각기(300)와 진공탱크(400) 및 이젝터(410)를 거쳐 가스중화탱크(420) 내부로 유입된 후 여기서 중화 처리된 다음 다시 (K),(M)라인을 따라 이동하여 연료로 재사용되고, 아울러, (C)라인을 통과한 가스의 일부는 다시 (J)라인을 따라 가스중화탱크(420) 내부로 리턴된 후 중화 처리된 다음 (K),(M)라인을 따라 이동하여 연료로 재사용된다.

그리고, 상기한 가스의 중화처리 과정에서는 공기블로어(370)는 상기 가스중화탱크(420) 내부로 공기를 계속적으로 송풍함으로써 가스의 중화작용이 보다 잘 일어나도록 하고 있다.

한편, 상술한 본 발명의 폐기물 열분해 자원화 시스템에 근거한 폐기물 열분해 자원화 방법은, 도 19의 순서도에 도시한 바와 같이, 폐기물을 일정온도로 가열하며 열분해시키는 열분해 단계(S500)와, 상기 열분해 후 발생한 가스를 다시 냉각시켜 기름과 가스를 생성하는 냉각 단계(S501)와, 상기 냉각 단계(S502)를 거쳐 생성된 가스를 다시 상기 열분해 단계(S500)의 연료로 투입하는 가스리턴 단계(S504)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 가스리턴 단계(S504)와 더불어 상기 냉각 단계(S502)를 거쳐 생성된 기름을 다시 상기 열분해 단계(S500)의 연료로 투입하는 기름리턴 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 냉각 단계(S501)를 거쳐 나온 잔여 가스 및 기름을 리턴시켜 상기 열분해 단계(S500)로 재투입하기 전에 일정 온도로 예열함으로써 폐기물의 열분해 효율을 높일 수 있도록 하는 예열 단계(S503)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이와 함께, 상기 열분해 단계시 발생하는 유해가스를 물에 흡수시킨 후 가열하여 기화시키는 기화 단계와, 상기 기화 단계를 거쳐 생성된 잡용수를 오존 처리하여 배출하는 오존처리 단계를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

상기 기화 단계는 증발기(100)의 굴뚝(105)에 설치된 농축보일러(160)에서 이루어지게 되는바, 냉각기(300)를 거쳐 생성된 유류는 하부의 생성유탱크(340)에 수거된 후 (F)라인을 따라 원심분리장치(350)로 투입되어 슬러지, 유류, 염소수로 분리되고, 이 분리과정에서 발생된 유해가스는 다시 (N)라인을 따라 농축보일러(160) 내부로 유입되어 물에 흡수된 후 일정온도로 가열 기화된다.

이때, 유해가스가 흡수된 물은 서서히 가열되면서 혼합물의 기화 온도차에 의해 물만 증발하게 되고 나중에는 유산(황산, 염산 등)만 남게 되는 것이다.(물의 증발온도는 100℃, 유산의 증발온도는 118℃)

이와 같이 유해가스가 함유된 물을 기화 온도차이를 이용하여 가열 증발시키는 과정에서 증발 후 남게 되는 잔여물은 공업용 유산으로 제조하고, 기화된 잡용수는 오존을 이용하여 정화시킨 후 배출 처리함으로써 자원 재생률을 높이는 동시에 환경오염을 최소화할 수 있게 된다.

상기한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 폐기물의 열분해시 생성된 가스를 냉각기를 통해 냉각시킨 후 기름은 생성유 탱크에 수거하여 폐기물의 가열연료로 재사용하고, 상기 냉각기를 거쳐 나온 잔여 가스는 가스리턴팬을 통해 리턴시켜 가열연료로 재사용함으로써 에너지 소비와 환경공해를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 가연성 폐기물의 연속적인 투입과 배출이 가능하고, 폐기물의 종류에 따라서 가변적으로 운전이 가능하며, 특히 PVC에 함유된 가연성 폐기물의 효과적인 처리가 가능한 장점을 가지고 있다.

또한, 진공탱크와 연결된 이젝터를 통해 증발기 내부를 진공상태로 조성하여 증발기 내부의 폐기물의 소각되지 않고서 용융 열분해되는 장점이 있고, 증발기에서 열분해시 급격하게 내부 압력이 상승할 경우에도 상기 진공탱크에 의해 순간적인 내부압력을 효과적으로 제어할 수 있기 때문에 압력상승에 따른 안전상의 우려를 해소할 수 있는 효과가 있다.

또한, 증발기를 거쳐 생성된 가스에 포함된 이물질은 싸이클론을 통해 용이하게 제거할 수 있고, 동시에, 냉각기를 거쳐 나온 잔여 가스를 가스중화장치를 통해 중화시켜 연료에 보다 적합한 중화된 가스를 증발기의 가열연료로서 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 증발기의 가스 배출구를 폐기물을 가열하는 가열부와 연결되도록 구성함으로써, 폐기물의 열분해 후 가스 배출구로부터 배출되는 가스를 리턴시켜 다시 가열부의 연료로 재사용할 수 있기 때문에 폐기물 처리에 따른 에너지의 소비를 최소화할 수 있고, 동시에 폐기물 처리과정에서 발생되는 각종 유해물질에 의한 환경 공해도 최소화할 수 있는 효과가 있다.

이와 함께, 증발기에 폐기물의 열분해시 생성된 유류가 배출될 수 있는 유류 배출구를 형성하고, 상기 유류 배출구를 상기 가열부와 상호 연결하여 구성함으로써, 폐기물의 열분해 후 유류 배출구로부터 배출되는 유류를 리턴시켜 다시 가열부의 연료로 재사용할 수 있기 때문에 폐기물 처리에 따른 에너지의 소비를 최소화할 수 있고, 동시에 폐기물 처리과정에서 발생되는 각종 유해물질에 의한 환경공해도 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 증발기에 본체의 외면에 돌출 형성된 플랜지와, 플랜지에 지지되는 축과, 축이 관통되며 플랜지의 외측면에 밀착되는 밸브판과, 축에 설치되어 밸브판을 플랜지측으로 탄성 가압하는 스프링과, 플랜지와 밸브판 사이에 개재되는 패킹을 포함하여 이루어진 안전밸브를 설치함으로써, 본체 내부에서 폐기물의 열분해 과정시 일정 수준 이상의 높은 팽창 압력이 발생할 경우 상기 팽창 압력에 의해 스프링의 탄성을 이기고 안전밸브의 밸브판이 들어 올려져 자동 감압되기 때문에 폐기물의 열분해시 발생하는 순간 팽창 압력에 의한 안전의 위험성을 해소할 수 있게 된다.

또한, 증발기 내부의 교반기를 교반축과, 교반축의 외주면에 결합되는 교반날개와, 교반날개와 교반축을 연결하는 링크체인으로 구성함으로써, 교반기에 의한 폐기물의 교반시, 파쇄된 상태의 폐기물이 교반날개를 타고 나선형으로 감겨진 링크체인에 의해 전방측으로 천천히 이동됨과 아울러 상기 링크체인에 물려진 상태로 들어 올려졌다가 떨어지는 과정을 반복 수행하게 되어 폐기물의 교반이 보다 효과 적으로 이루어지게 되는 장점이 있다.

Claims

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내부에 폐기물 저장부가 구비된 본체;

상기 폐기물 저장부에 저장된 폐기물을 교반시키는 교반기;

상기 폐기물 저장부에 저장된 폐기물을 가열하며 열분해시키는 가열부;

상기 폐기물의 열분해시 생성된 가스가 배출되는 가스 배출구를 포함하여 이루어지되,

상기 폐기물의 열분해시 생성된 유류가 배출될 수 있도록 상기 본체에 형성된 유류 배출구를 더 포함하되, 상기 유류 배출구로부터 배출되는 유류를 상기 가열부의 연료로 재사용할 수 있도록 상기 가열부와 상기 유류 배출구를 연결하여 구성한 것을 특징으로 하는 폐기물 열분해 장치용 증발기.
제3항에 있어서, 상기 폐기물의 열분해 과정에서 발생하는 순간 팽창 압력을 저감시킬 수 있는 안전밸브가 더 설치되되,

상기 안전밸브는,

상기 본체의 외면에 돌출 형성된 플랜지와;

상기 플랜지에 지지되는 축과;

상기 축이 관통되며 상기 플랜지의 외측면에 밀착되는 밸브판과;

상기 축에 설치되어 상기 밸브판을 상기 플랜지측으로 탄성 가압하는 스프링과;

상기 플랜지와 상기 밸브판 사이에 개재되는 패킹을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐기물 열분해 장치용 증발기.
내부에 폐기물 저장부가 구비된 본체;

상기 폐기물 저장부에 저장된 폐기물을 교반시키는 교반기;

상기 폐기물 저장부에 저장된 폐기물을 가열하며 열분해시키는 가열부;

상기 폐기물의 열분해시 생성된 가스가 배출되는 가스 배출구를 포함하여 이루어지되,

상기 교반기는,

상기 폐기물 저장부를 가로질러 설치되는 교반축과;

상기 교반축의 외주면에 결합되는 교반날개와;

상기 교반날개와 상기 교반축을 연결하는 링크체인을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐기물 열분해 장치용 증발기.