KR100818911B1 - 탄화장치 및 이를 포함한 탄화시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄화장치 및 상기 탄화장치를 포함하는 탄화시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 열발생장치에서 공급된 열을 건조장치 등과 같은 다른 장치로 전달하면서 피탄화물을 탄화시키는 새로운 형태의 탄화장치 및 그 탄화시스템에 관한 것이다. 본 발명에 의한 탄화장치는, 열발생장치로부터 공급받은 열을 다른 장치로 전달하는 통체; 상기 통체를 관통하여 설치되며, 일단으로 유입되는 피탄화물이 탄화되어 타단으로 배출되는 탄화통;을 포함하여 구성된다.

탄화장치, 탄화시스템, 하수슬러지, 음식물쓰레기

Description

탄화장치 및 이를 포함한 탄화시스템{CARBONIZER AND CARBONIZATION SYSTEM HAVING THE SAME}

도1은 종래의 탄화시스템 일부를 나타낸다.

도2는 본 발명에 의한 탄화시스템의 바람직한 실시예를 나타낸다.

도3은 본 발명에 의한 탄화장치의 바람직한 실시예를 나타낸다.

*도면의 주요부분에 대한 설명*

200 : 열발생장치 300 : 건조장치

400 : 탄화장치 410 : 통체

420 : 외통 421 : 내통

430 : 스크류 431 : 모터

440 : 에어팬 441 : 온도센서

442 : 습도센서 450 : 제어부

500 : 이송덕트

본 발명은 탄화장치 및 상기 탄화장치를 포함하는 탄화시스템에 관한 것으로 서, 보다 구체적으로는 열발생장치에서 공급된 열을 건조장치 등과 같은 다른 장치로 전달하면서 피탄화물을 탄화시키는 새로운 형태의 탄화장치 및 그 탄화시스템에 관한 것이다.

음식물 쓰레기, 생활쓰레기, 하수오니 등과 같은 쓰레기 등을 처리함에 있어서는, 종래 땅속에 매립하는 것이 일반적이었으나, 최근에는 매립지 부족 및 환경오염 등의 문제가 대두 되면서 이들을 다른 방법으로 처리하는 환경기술들이 활발하게 개발되고 있다.

그리고, 그 일환으로 위와 같은 쓰레기를 비료나 동물용 사료, 토질 또는 수질 개선용 자재, 또는 연료용 숯 등과 같은 것으로 재활용할 수 있는 기술이 최근 개발되어 사용되고 있다.

위와 같은 쓰레기는 일반적으로 슬러지 상태로서 수분함유율이 높기 때문에 이들을 위와 같은 재활용 자재로 만들기 위해서는 먼저 건조시키고 난 뒤, 탄화장치를 통해 탄화시키고 있다.

종래 탄화시스템의 공정도를 쓰레기의 이동 경로를 통해 살펴보면, 쓰레기수거->저장호퍼->슬러지 이송->파쇄 및 선별->건조기에 투입->건조물 이송->탄화장치에 투입->저장 등과 같은 경로로 이루어진다.

위와 같은 종래의 탄화시스템은 슬러지 상태의 쓰레기를 건조기에 투입하여 건조시킨 후 별도로 구비되는 탄화장치에 투입하여 탄화시키고 있다.

탄화시스템은 슬러지 상태의 쓰레기를 완전히 건조시키고, 또 이를 탄화시켜야하기 때문에 열을 많이 필요로 하므로 연료가 많이 들게 된다. 여기서, 상기 연 료로서 경유 등을 사용하는 경우에는 연료비의 부담이 너무 크다. 이에 대해 본 발명자는 경유 등과 같은 값비싼 연료를 사용하지 않고, 산업 또는 생활의 폐기물을 이용하여 이들을 연료로 활용할 수 있는 장치를 개발함으로서 연료비 문제를 해결하였다.

도1은 본 발명자에 의해 개발된 것으로서 종래 탄화시스템의 일부로서 열을 공급하기 위한 열발생장치와 상기 열발생장치로부터 발생된 열을 받아 건조를 수행하는 건조기를 도시하고 있다.

도1의 장치는 폐기물을 연소실(103)로 정량씩 투입하기 위한 정량투입장치(101)와, 정량투입장치(101)로부터 공급받은 폐기물을 연소시키기 위하여 연소실(103) 하방에 설치되는 연소부(102)와, 연소실(103)에서 연소된 배기가스를 재차 연소시키기 위한 재연소버너(104)와, 재연소버너(104)의 화염이 방사되는 재연소실(105)과, 재연소실(105)의 출구가 연결되며 경사진 상태에서 회전되는 건조드럼(106)과, 함수율이 높은 폐기물을 투입하여 분쇄하여 건조드럼(106)으로 공급하는 파쇄기(110)와, 건조드럼(106)의 내부에 설치되며 중심축(108)에 고정되어 회전되는 임펠러(109)와, 건조드럼(106)의 내부 둘레에 설치되고 낙하충격을 발생시키기 위한 걸림핀(107)으로 구성된다.

이러한 종래의 장치(100)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폐합성수지, 잔사, 종이 등 각종 산업폐기물이나 생활폐기물 등 각종 가연성 폐기물이 정량투입장치(101)에서 연소부(102)로 보내져 연소되고, 이러한 연소가스는 연소실(103)에서 재연소실(105)로 보내져 재차 연소됨으로써 공해유발물질이 거의 제거된 상태로 되 며, 이어서 상기 재연소되어 가열된 공기와 파쇄기(110)에서 분쇄된 오니, 스러지, 잔반 등 함수율이 높은 젖은 처리 대상물이 건조드럼(106)으로 투입된다.

이러한 처리대상물은 건조드럼(106)의 걸림핀(107)에 의하여 상승되고 가장 높은 위치에서 낙하하면서 회전되는 임펠러(109)에 부딪혀 재차 부서지므로 고온의 공기에 고루 노출되어 효과적인 건조가 가능하게 되는 것이다.

따라서 가연성 폐기물을 연소시켜 얻은 연소열과 재연소버너에 의하여 재차 연소시킨 환경 오염의 우려가 거의 없는 고온의 배기가스에 의하여 막대한 연료비 부담없이 함수율이 높은 폐기물을 건조하고 이를 분쇄하여 효과적으로 처리할 수 있게 되었다.

그러나, 위와 같은 장치에도 불구하고, 종래의 탄화시스템은 열발생장치의 열이 단지 건조를 위해서만 활용되고 있고, 건조된 대상물을 탄화시켜 최종 생산물을 얻게 되는 탄화장치를 위해 연료를 추가로 연소시켜야 하기 때문에 여전히 연료비 부담이 있다.

또한, 종래의 탄화시스템은 구성되는 장치가 많기 때문에 설비가 대형일 수밖에 없으며, 그 설치 공간 또한 많이 필요하고, 각각 별도로 마련되고 있는 구성장치들을 경유하게 되는 경로가 길어 비효율적인 면도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 열발생장치에서 발생된 열을 탄화하는데도 사용함과 동시에 건조기 등과 같은 다른 장치에도 사용할 수 있도록 하여 연료비를 더욱 절감하고, 또한, 전체 설비를 보다 소형으로 함과 동시에 보다 효율적으로 탄화물을 생산할 수 있는 탄화시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 탄화장치는, 열발생장치로부터 공급받은 열을 다른 장치로 전달하는 통체; 상기 통체를 관통하여 설치되며, 일단으로 유입되는 피탄화물이 탄화되어 타단으로 배출되는 탄화통;을 포함하여 구성된다.

바람직하게는, 상기 통체는 열발생장치에서 1차 연소된 연료가 2차 연소되는 2차 연소실을 제공하도록 만들어진다.

여기서, 상기 연료는 일반 산업폐기물인 것이 바람직하다. 그래서, 산업폐기물을 1차 연소시키고 상기 통체 내에서 2차 연소시킴으로서 폐기물이 완전히 소각된다. 경유나 등유, 방카C유 또는 LNG가스 등과 같은 연료를 사용하지 않고 폐기물을 태워 얻은 열을 이용하여 탄화물을 얻어내게 되면 자원의 재활용 차원에서 바람직한 것이다.

그리고, 폐기물이 2차 연소되어 완전 연소되기 때문에 폐기물을 소각함에 따라 발생되는 다이옥신 등 유해가스가 거의 발생하지 않는다. 그리고, 폐기물이 완전 연소되기 때문에 잔재가 남지 않는다.

상기 폐기물은 PE, PP, RPE, 폐비닐 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고, 바람직하게는 상기 통체는 다른 장치로서 건조장치와 연결되어 열을 전달한다. 상기 건조장치에 투입되어 건조된 대상물은 상기 탄화통으로 유입되어 탄화된다.

본 발명에 의한 탄화장치는 도1과 같은 종래의 탄화시스템에서 재연소실(105)을 대신할 수 있다. 그래서, 연료에 해당하는 폐기물이 연소실(103)에서 1차적으로 연소되고 재연소실(105)에서 2차적으로 연소된다. 그리고, 상기 재연소실(105)에는 상기와 같은 탄화통이 설치될 수 있다. 이로써, 상기 재연소실(105)은 상기 통체에 해당하게 되고, 상기 통체에는 상기와 같은 탄화통이 설치되는 것이다.

상기 통체에는 도1의 탄화시스템과 같이 재연소실(105) 내부로 화염을 방사하는 재연소버너(104)가 구비될 수 있다.

또한, 상기 열발생장치는 대한민국 등록특허 제10-613436호에 개시된 수평형 폐기물 소각로의 일부로 구성될 수 있다. 즉, 상기와 같은 소각로의 연소탱크가 상기와 같은 통체가 되어, 연소통은 상기 연소탱크에 관통하여 설치될 수 있다. 상기 대한민국 등록특허 제10-613436호에 개시된 소각로에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하더라도, 여기에 포함된 것으로 한다.

탄화통은 바람직하게는 통체를 수직으로 관통하여 설치된다. 그리고, 통체의 상부에서 하부로 관통하며 설치되는 것이 더욱 바람직하다.

상기 탄화통 내에는 피탄화물을 이송시키는 이송장치가 설치되고, 상기 이송장치는 이송속도를 조절하도록 제어부에 의해 제어된다. 바람직하게는 상기 이송장치는 상기 탄화통 내에 설치되어 피탄화물을 이송시키는 스크류와 상기 스크류를 회전시키는 모터를 포함하여 구성된다.

이로써, 탄화물의 생산량을 조절할 수 있고, 탄화물의 탄화정도를 조절할 수 있다.

바람직하게는, 상기 탄화통의 배출구에 습도를 센싱하는 습도센서가 구비된다. 그리고, 상기 제어부는 상기 습도에 따라 상기 이송장치의 이송속도를 조절하며 제어한다.

습도센서에 의해 센싱된 습도가 일정한 값이 되도록 피탄화물의 이송속도를 조절함으로서 적절한 정도로 피탄화물을 탄화시키게 된다.

또한, 바람직하게는, 상기 탄화통은 내통과 외통의 이중구조로 이루어진다. 그리고, 상기 내통과 외통 사이로 에어를 강제로 유입 배출시키는 에어팬이 구비된다.

탄화통이 단일벽 구조로 이루어지게 되면 과도한 열이 피탄화물에 직접적으로 공급되어 피탄화물의 표면이 지나치게 탄화될 수 있다.

여기서, 바람직하게는, 상기 내통과 외통 사이의 온도를 감지하기 위한 온도센서가 구비되고, 상기 에어팬은 상기 온도에 따라 속도 조절된다.

바람직하게는, 상기 온도는 400℃ 정도가 되도록 에어팬의 속도가 조절된다.

본 발명에 의한 탄화시스템은 상기와 같은 탄화장치를 포함하여 구성된다. 상기 탄화시스템은 열을 발생시키는 열발생장치와 대상물을 건조시키기 위한 건조장치와 건조된 대상물을 탄화시키는 탄화장치를 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 탄화장치는 통체와 상기 통체에 관통하여 설치되는 탄화통을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 통체는 상기 열발생장치로부터 공급받은 열을 상기 건조장치로 전달한다. 통체 내에는 열기가 존재하고 그 열기에 의해 탄화통 내의 피탄화물이 탄화하게 된다.

이하에서는 첨부도면에 나타난 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 도2에는 본 발명에 의한 탄화시스템의 일부를 나타낸다.

탄화장치(400)의 일측에는 열발생장치(200)가 연결되어 열발생장치(200)에서 발생한 열이 탄화장치(400)로 공급된다.

상기 열발생장치(200)에서 사용되는 연료는 산업폐기물로서 PP, PE, RPE, 폐비닐등으로 이루어진다.

상기 열발생장치(200)는 도1의 장치와 같이 구성될 수 있다. 즉, 폐기물을 연소실로 정량씩 투입하기 위한 정량투입장치로부터 공급받은 폐기물을 연소시키기 위하여 연소실 하방에 설치되는 연소부를 포함하여 구성된다.

열발생장치(200)의 연소실은 상기 탄화장치(400)의 통체(410)와 연통되어 있다.

열발생장치(200)의 연소실에서 화염은 나선형으로 회전되면서 상부로 상승하고 통체(410) 내부로 유입될 수 있다. 이때 연소가스도 함께 상기 통체(410) 내로 유입되며 상기 통체(410) 내에서 계속적으로 2차 연소된다. 이때, 2차 연소를 돕기 위해 도1과 같은 재연소버너(104)가 추가로 구비될 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 열발생장치(200)는 전술한 바와 같이 대한민국 등록특허 제10-613436호에 개시된 수평형 폐기물 소각로의 일부로 구성된다.

상기 탄화장치(400)의 통체(410)는 2차 연소실을 제공함과 동시에, 탄화통 내에서 이송되는 피탄화물이 탄화되는 공간을 제공한다. 그리고, 상기 통체(410)는 건조기와 연결되어 있기 때문에 통체(410) 내의 열기는 건조장치(300)로 전달되어 건조를 위한 열원으로 활용된다.

그리고, 상기 건조장치(300)에 의해 건조된 대상물은 상기 탄화장치(400)로 이송되어 탄화된다.

위와 같이, 본 발명에 의한 탄화시스템은 종래 폐기물이 2차 연소되는 연소탱크 내지 재연소실을 탄화장치(400)로 구성할 수 있기 때문에 전체적으로 콤팩트하게 구성된다.

도3은 도2의 탄화장치(400)를 보다 상세하게 나타낸다. 통체(410) 일측으로는 열발생장치(200)로부터 화염 및 연소가스가 유입된다. 그리고, 통체(410) 내에서 상기 연소가스는 계속적으로 연소된다.

통체(410)에는 탄화통이 수직으로 관통하여 설치된다. 상기 탄화통은 외통(420)과 내통(421)의 이중구조로 이루어지고 있다. 통체(410) 내에서 2차 연소는 850℃ 정도에서 이루지는 것이 다이옥신 등 유해가스를 제거할 수 있어 바람직하다. 여기서, 만약 탄화통이 단일구조로 이루어져 있으면, 피탄화물은 지나치게 높은 온도에 노출되기 때문에 적정한 정도로 탄화되지 못하여 문제가 될 수 있다.

그리고, 탄화통의 상부에는 에어팬(440)이 구비되어 내통(421)과 외통(420) 사이로 공기가 강제 유입되고 배출되도록 회전된다. 상기 에어팬(440)이 회전됨에 따라 외통(420)의 하부에 형성된 에어 유입구를 통해 에어가 유입되고 탄화통의 상부를 통해 외부로 배출된다.

또한, 온도센서(441)는 상기 에어팬(440)으로부터 배출되는 에어의 온도를 측정하도록 설치된다.

제어부(450)는 상기 온도센서(441)의 온도를 측정하여 상기 에어팬(440)의 회전속도를 조절한다. 여기서, 탄화통 내의 온도가 400℃ 정도를 유지하도록 상기 에어팬(440)은 제어된다. 그래서, 피탄화물은 400℃ 정도에서 탄화되게 된다.

내통(421) 안에는 스크류(430)가 위치하며 상기 스크류(430)는 모터(431)에 의해 회전된다. 피탄화물은 탄화통 상부를 통해 유입되고 회전되는 상기 스크류(430)에 의해 아래로 이송된다.

제어부(450)는 모터(431)의 회전속도를 제어하여 피탄화물이 이송속도를 제어한다. 이때, 탄화통의 배출구에는 습도센서(442)가 구비되어 있으며, 상기 습도센서(442)에 의해 측정된 습도에 따라 제어부(450)는 상기 모터(431)의 회전속도를 제어한다.

하수슬러지나 음식물 쓰레기 등은 건조장치(300)를 통해 함수율 15% 정도로 건조된 후 상기와 같은 탄화장치(400)를 통해 함수율 8% 내외로 탄화되어 퇴비대용 및 토양개량제 등으로 사용될 수 있다.

본 발명에 의한 탄화장치는 열발생장치로부터 공급된 열을 다른 장치로 전달하면서 피탄화물을 탄화시킬 수 있는데, 열발생장치에서 연료가 1차 연소되고, 2차적으로 탄화장치에서 연소되면서 완전연소가 이루어지면서 피탄화물을 탄화시킬 수 있다. 여기서, 연료를 산업폐기물로 사용하는 경우 소각로 역할을 하면서도 탄화장 치 역할을 할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 탄화시스템은 전체적으로 콤팩트하게 구성되며, 열발생장치에서 발생한 열을 건조장치는 물론 탄화장치를 위해서 사용하므로 효율적이다.

Claims (11)

1. 삭제
2. 열발생장치로부터 공급받은 열을 다른 장치로 전달하는 통체;

   상기 통체를 관통하여 설치되며, 일단으로 유입되는 피탄화물이 탄화되어 타단으로 배출되는 탄화통;을 포함하며,

   상기 통체는 열발생장치에서 1차 연소된 연료가 2차 연소되는 2차 연소실을 제공하고, 상기 다른 장치는 상기 피탄화물을 상기 탄화통으로 유입되기 전에 건조시키는 건조장치인 것을 특징으로 하는 탄화장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 연료는 산업폐기물인 것을 특징으로 하는 탄화장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 탄화통 내에 구비되어 피탄화물을 이송시키는 이송장치;

   상기 이송장치의 이송속도를 조절하도록 제어하는 제어부;

   를 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 탄화장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 이송장치는:

   상기 탄화통 내에 구비되는 스크류와 상기 스크류를 회전시키는 모터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄화장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 탄화통의 배출구에 구비되어 습도를 센싱하는 습도센서가 추가로 구비되고, 상기 제어부는 상기 습도에 따라 상기 이송장치의 이송속도를 조절하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 탄화장치.
7. 제4항에 있어서,

   상기 탄화통은 내통과 외통의 이중구조로 이루어지고, 상기 내통과 외통 사이로 에어가 강제로 유입되고 배출되도록 하는 에어팬이 구비되는 것을 특징으로 하는 탄화장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 내통과 외통 사이의 온도를 감지하기 위한 온도센서가 구비되고, 상기 에어팬은 상기 온도에 따라 속도 조절되는 것을 특징으로 하는 탄화장치.
9. 제4항에 있어서, 상기 탄화통은 내통과 외통의 이중구조로 이루어지되,

   상기 탄화통의 배출구에 구비되어 습도를 센싱하는 습도센서가 추가로 구비되고, 상기 제어부는 상기 습도에 따라 상기 이송장치의 이송속도를 조절하도록 제 어하며,

   상기 내통과 외통 사이의 온도를 감지하기 위한 온도센서가 추가로 구비되고, 상기 온도에 따라 속도 조절되며, 상기 내통과 외통 사이로 에어가 강제로 유입되고 배출되도록 하는 에어팬이; 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 탄화장치.
10. 열발생장치와 건조장치와 탄화장치를 포함하여 구성되는 탄화시스템에 있어서, 상기 탄화장치는:

    상기 열발생장치로부터 공급받은 열을 상기 건조장치로 전달하는 통체;

    상기 통체를 관통하여 설치되며, 상기 건조장치에 의해 건조된 대상물이 일단으로 유입되어 탄화되고 타단으로 배출되는 탄화통;

    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄화시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 열발생장치에서 산업폐기물은 1차 연소되고, 상기 통체 내에서 2차 연소되는 것을 특징으로 하는 탄화시스템.

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