KR100843585B1 - 가연성 폐기물 무공해 탄화처리 에너지생산 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐 플라스틱, 폐 고무, 폐유, 폐유 침전물, 폐 석유 화합물질, 폐음식물 그리고 상기 물질들이 혼합된 모든 가연성 폐기물을 무공해로 탄화처리하며 그 부산물로서 유류를 생산하는 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 시스템은 선별기. 분쇄기. 건조노. 폐기물 투입기. 촉매재생장치. 촉매투입장치. 제1 노탄화. 제2 노탄화. 원적외선발생 촉매장치. 가스분리 응축장치. 탄화물연소장치. 고온로. 유수분리장치. 산 반응장치. 증류분류탑. 촉매저장장치. 촉매분리 및 이송장치. 열교환기. 배기체 공해물질 정화장치. 열 이송관. 폐열 회수관. 가스 이송관. 탄화물 배출관 및 탄화물 이송관으로 상기 각 설비가 서로 이송관, 공급관과 배출관으로 연결 구성된 시스템이다.

상기 노탄화에 설치되는 열반응 교반장치는 내통과 외통으로 이루어저 있고,외통과 내통사이에 열이 통과되며, 내통안에는 나선형과 주걱형으로 (브래드)된 교반날개가 부착되어 있는 교반축이 4개가 설치되고, 상기 교반장치에 열이 공급되는 구조로 되어있다. 촉매와 열매체의 가열재생설비가 설치되어 가열된 촉매와 열매체를 상기 탄화로 내부로 폐기물과 같이 투입시키어 가열된 교반날개와 가열된 내통의 열, 가열된 촉매와 열매체에 의하여 열분해시키는 방법과 내통의 내부에서 기화된 가스를 투입된 촉매로 통내부에서 접촉시켜 1차 크랙킹시키고, 가스배출관 분진제거기 후단에 설치된 제2촉매로 2차 크랙킹시키고 증류설비 증류탑 상승통로에 3차 크랙킹촉매를 설치하여 3차 크랙킹하는 방법을 위한 시스템이다.

본 발명에 의한 상기 폐기물 무공해 탄화처리 유류생산 시스템에 의하면, 가스 이동통로에 가스에 함유된 공해물질 정화장치가 설치되어 있고, 탄화설비의 교반설비는 비표면적이 최대로 확대 되어있어 폐기물에 신속한 열반응을 시킬수 있으며, 3차의 증류탑에 설치된 촉매의 촉매반응에 의하여 고분자의 저분자화 효율이 높아 고급유류의 회수율이 높은 효과와 상기에 따라서 모든 가연성 폐기물을 무공해로 탄화시켜 연료화 시키므로 석유화학물질이 포합된 모든 가연성 폐기물질을 무공해로 폐기 처리하며 에너지를 생산하는 효과가 있다.

나선형 교반날개, 회전축, 증류탑 촉매장치, 황 제거 촉매장치, 탄화로, 증류탑

Description

가연성 폐기물 무공해 탄화처리 에너지생산 시스템{THE SYSTEM FOR MANUFACTURING ENERGY FROM COMBUSTIBLE WASTE}

도 1a은 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지생산 시스템의 구성 계통도.

도 1b은 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지생산 시스템의 열공급 라인의 구성 계통도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지 생산 시스템의 구성도 중 탄화설비 계통도와 열반응로와 탄화로의 정단면도.

도 3a은 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지생산 시스템 열반응로의 브레드 교반장치의 설치 정단면도.

도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물 무공해 탄화처리 에너지생산 시스템 열반응로의 나선형 교반장치의 설치 정단면도.

도 3c은 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지 생산 시스템 도 2의 열반응로의 측 단면도.

도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지생산 시스템 열반응로의 또 다른 교반장치 설치 측단면도.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지생산 시스템 탄화로의 정단면도.

도 4b은 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지 생산 시스템 탄화로의 측단면도.

도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지 생산 시스템 탄화로의 평단면도.

* 도면의 각 부호에 대한 설명 *

1 : 열반응로 2 : 탄화로

3 : 건조노 4 : 기체 응축장치

5 : 산처리 장치 6 : 유류,산 분리장치

7 : 증유설비와 유류분류탑 8 : 유류냉각 및 유수분리설비

9 : 유류저장설비 10 : 제 2 공기열교환기

11 : 질소산화물, 황산화물, 일산화탄소 제거용 촉매통

12 : 제1 공기열교환기 13 : 흡착탑

14 : 스크레바 15 : 건조기 집진기

16 : 건조기 내통안 열인입관 17 : 건조기 외통 내통사이 열인입관

18 : 건조기 폐공기 배출관 19 : 건조기 외통 내통사이 폐열배출관

20 : 고온로와 열반응로 사이 열이송관 개폐용 밸브

21 : 외부공기 인입관 22 : 정화된 공기배출관

231 : 외부 냉각수 인입관 241 : 열교환수 배출관

25 : 열교환기 26 : 응축물 이송관

27 : 부호 11의 촉매통 열인입관 28 : 부호 11의 촉매통 폐열배출관

29 : 증류,분류탑 열인입관 30 : 증류분리탑 폐열배출관

31 : 고온로 송풍기의 공기주입관 32 : 탄화물 소각로 공기 주입관

101 : 열반응로 내통(도2) 102 : 열반응로 외통(도2)

103 : 나선형 교반날개 회전축 104 : 브레이드 교반날개 회전축

105 : 나선형 교반날개 106 : 브레이드 교반날개

107 : 원적외선 크랙킹 촉매장치

108 : 열반응로 내통과 외통사이 열인입관

109. 209 : 고온열 이송관 109-1 : 개폐장치설치 고열이송관

110 : 송풍기 111,210 : 열공기 이동 안내판

112,212 : 열분해된 가스 이송관 113 : 브레드 교반장치 폐열 배출관

114 : 나선형 교반날개 폐열 배출관 115 : 내통과 외통사이 폐열배출관

116 : 폐기물 인입관 117 : 열반응로 탄화물 배출관

118 : 폐기물 투입장치 119 : 폐기물 투입 교반기

120 : 폐기물 저장 또는 투입 호퍼 121 : 폐기물 투입장치 구동부

122 : 고온로 123 : 탄화물 소각로 또는 용융로

124 : 탄화물 저장설비 125 : 열반응로 받침대

126 : 열반응로 브레드 교반장치 열공기 인입관

127 : 열반응로 나선형 교반장치 열공기 인입관

128 : 촉매저장통 가열공기 인입관 129 : 촉매저장통 폐열 배출관

130 : 재생 가열된 촉매 이송라인 131 : 촉매 저장통

132 : 열반응로 촉매 인입관 133 : 폐열공기 회수관

134 : 촉매 재생장치(도1) 135 : 소각재 저장탱크

137 : 건조폐기물 투입용 호퍼 139 : 송풍기 폐열공기 인입관

140,240 : 나선형 교반날개 회전축 베어링부

141 : 브레이드 교반장치 회전축 구동장치(도3)

144,145 : 나선형 교반장치 회전축 구동장치(도3-2)

150 : 탄화물 소각로 배기 이송관(도2)

151 : 탄화물 소각로 연소공기 인입관

152 : 버너 153 : 비응축가스 이송관

154 : 제 1 공기 열교환기 폐열배출관

155 : 제 2 공기 열교환기 폐열배출관

156 : 제1 공기 열교환기 저온화열 배출관

157 : 제 2 공기열교환기 저온화열 배출관

158 : 제 1 공기열교환기 건조기 폐공기 인입관

159 : 제 1 공기열교환기 탄화로 폐열공기 인입관

160 : 제 2 공기열교환기 고열반응로, 촉매저장통, 촉해장치통, 증류,분류탑의 폐열공기 인입관

201 : 탄화로 내통(도2) 202 : 탄화로 외통

203 : 탄화로 나선형 교반날개 회전축 205 : 탄화로 나선형 교반날개

209 : 탄화로 열공기 이송관 214 : 탄화로 교반기 폐열배출관

217 : 탄화물 배출용 로타리밸브

227 : 탄화로 교반기 열인입관

229 : 탄화로 외통, 내통사이 열통로 열인입관

231 : 냉각수 인입관(도1b) 233 : 탄화물투입용 로타리밸브

235 : 탄화로 외통, 내통사이 통로 폐열배출관

237 : 내통회전용 주 스프로켓 238 : 내통회전용 받침롤러

239 : 나선형 교반날개 회전축 구동 기어박스

241 : 열교환된 수 배출관

247 : 2차 스프로켓 248 : 구동부 유압모터

본 발명은 폐 석유화화물질, 폐 음식물을 포함하는 가연성 생활 폐기물, 폐 석유침전물, 폐 고무류, 기타 가연성 화학물질등 단일 또는 복합적인 가연성 폐기물을 무공해로 폐기하며 상기 폐기물에 함유된 유류를 추출하기 위한 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리로 에너지를 제조하는 시스템에 관한 것이다.

기존에 제공된 기술은 일반적인 스토카방식의 소각설비에 의하여 소각처리되어 왔다. 상기 기술은 인간이 소각을 알게된 이후부터 수행되어온 기술로 목재, 건초목, 면섬유, 종이등의 소각처리에 사용된 기술로서 오늘날 석탄, 석유 화합물질이 혼합된 다양한 성분의 폐기물을 소각하는 데는 있어서 소각설비 후단에 여러종류의 공해방지 설비를 하여도 연돌에서 배기체에 함유된 화학물질이 다이옥신과 같은 독성물질로 재합성되는 문제점이 있다.

열분해방법으로 폐기물에서 탈가스화하여 가스터빈을 가동시켜 전기를 생산하는 시스템의 기술과 폐기물에서 폐플라스틱, 폐고무를 별도 분리하여 유류화시켜 폐기하는 다음의 기술이 제공된바 있다.

기존의 폐플라스틱 폐고무의 유류화 시스템의 기술은 고체 고분자를 기화시켜 응축물화 하는 시스템의 기술이다. 그러므로 응축물은 다시 서서히 고체화되므로 상기 응축물을 이용하지 못하게 된다. 그리고 고온 고압에서 상기 응축물을 크랙킹하는 방법과 그 설비가 제공되었다. 상기 기술은 고압으로 많은 비용과 비 안전적이다.

그리고 기체상에서 촉매에 의한 분자 크랙킹이 수행되어 가스 큰 분자가 크랙킹되어 만족한 유류화가 이루어지는 기술이 제공된바 있다.

상기 기술은 폐플라스틱, 페고무에 한정된 기술이고, 일반폐기물과 혼합된 폐플라스틱이나 폐고무에 대하여 촉매는 촉매독에 의하여 촉매활성능력이 저하되고, 그리고 신속히 통과하는 기체에 대한 크랙킹 수행능력이 쉽게 저하되어 고가의 촉매를 자주 교환하여야 하는 문제점이 있다.
특허공보 제2002-16566호에 의하면, 가스의 분자 크랙킹이 열반응로 내부에서 내부에 투입되는 열매체로서 촉매에 의하여 1차 크랙킹, 열반응로 가스배출관에 1개의 통에 충진되는 촉매장치와 원적외선 장치에 의하여 2차, 3차 크랙킹이 수행된다.
그러나 상기의 촉매장치는 열분해되어 배출되는 가스에 함유된 분진, 산성가스에 의하여 촉매가 쉽게 활성을 잃게되고 또한 신속하게 이동하는 활성가스, 불활성가스의 혼합가스로 활성가스 일부에 한하여 촉매에 반응되어 가스의 큰분자가 작은분자로 크랙킹되는 크랙킹 효율성이 많이 낮아져, 회수되는 유류의 품질이 좋지않다. 상기에서와 같이 산성가스가 함유된 가스에 의하여 촉매의 분자 크랙킹 수행이 늦어지게 되어, 가스 응축물이 응고되는 문제점이 있다.
또한 폐기물에 열을 반응시키는 열반응로는 교반장치가 명시되어 있지 않다.
열반응로의 효율성은 교반기에 있다.
그리고 열반응로에서 배출되는 폐열을 건조기등의 설비에서 이용하기 위하여 열의 온도를 낮추는 열교환기가 설치되어 있지 않다.

그리고 기존에 제공된 폐플라스틱과 폐고무의 유류화 기술은 폐고무에 함유된 황으로 인하여 생산된 건류오일에 황이 함유되므로 생산된 유류를 사용할 수 없다.

그리고 또한 폐플라스틱과 폐고무를 혼합시켜 열분해하지 못하여 폐플라스틱과 폐고무를 별도로 선택하여 열분해한다.

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그리고 상기의 각 기술들에서 사용되는 열분해노는 직립형 배치타입 으로 연속적 공정이 이루어질 수 없으며, 와형의 열반응로는 내부에 설치 되는 1개 또는 2개의 회전축에 나선형 교반날개가 부착된 교반장치가 설치 되어 내통 외주면이 가열되어 전달되는 열에만 의존하여 폐기물이 열반응된다.

또한 상기 교반장치는 폐기물이 후미 배출부를 향한 이동을 위하여 어느 일정 방향으로 회전된다. 따라서 점도가 높은 겔 상태화 된 폐기물의 이동이 잘 이루어지지 않는다.

기존에 사용된 열반응로는 전열면적이 좁아서 탈가스시키는 열반응시간이 길어 많은량의 에너지가 소비되는 단점과 폐기물처리 공정시간이 길어지고, 열공급에 있어서도 열반응로, 건조노등 각각의 설비 연소장치에서 발생시킨 연소열을 별도 인입시키므로 열효율성이 저하되며, 공해물질 정화장치도 열반응로에 부착된 가스배출관에 산중화 촉매장치만이 설치되어 있어, 탄화물 연소시 발생되는 공해물질을 포함하는 설비 전체 각 장치에서 발생되는 공해물질을 정화시킬 수 없는 비효율적인 설비이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 폐 플라스틱, 폐고무등이 포함된 폐기물을 건조시키고, 건조된 폐기물을 제1차 열반응시켜 열분해로 탈가스화 시키고, 제2차로 탈가스화 된 폐기물을 탄화시키며 탈가스화하는 방법으로, 탈가스와 탄화공정을 분리시키고, 1차 공정으로 열반응로 내통과 상기 내통에 4개의 교반날개를 설치하고 상기 4개의 교반기에 열을 인입시켜 교반날개를 가열시키고, 별도 촉매와 열매체를 가열시키고, 가열된 촉매를 포함하는 열매체와 폐기물을 동시에 열반응로에 투입시키어 내통 내주면과 4개의 교반날개, 촉매와 열매체등에 의하여 폐기물에 열을 전달시켜 폐기물을 가열하는 열분해 설비와,

열반응로 내부에 설치되는 교반장치는 한개의 브래드 교반장치와 3개의 나선형 교반장치를 설치하여 폐기물을 효율적으로 교반시키는 것.
증류탑과 분류탑의 가스의 상승로에 촉매장치를 설치하여,

열반응로 내부에서 기화되는 가스를 반응로 내부에 투입된 촉매로 반응로 내부에서 액체와 기체의 혼합상태에서 1차적 크랙킹시키고, 분진제거설비를 통과시켜 분진제거후 가스상태에서 2차적으로 크랙킹시키고, 상기 응축물을 기화시켜, 증류분류탑의 증기의 상승통로에서 촉매에 3차 반응시켜 폐기물에서 추출하는 유류를 고급화시키고 에너지 회수량을 극대화시키는 방법.

열반응로에서 배출된 탄화물을 제2차 탄화로에서 다시 열반응시켜 제1차 열반응된 탄화물을 다시 2차로 고온에 반응시켜 탄화시키는 공정과,

탄화로에서 배출시킨 탄화물과 촉매와 열매체등 복합물을 탄화물 연소노에서 연소시키고, 탄화물 연소노에서 가열된 촉매와 열매체와 분진을 분리시키는 공정으로 재생시켜, 열반응로에 재 투입시키는 촉매와 열매체의 재생이용 방법과,

열반응로의 가스배출관에 연겨되어 부착된 응축장치에서 분리된 비응축가스와 탄화물 연소노에서 배출되는 탄화물연소에 의한 배기열을 연료와 동시에 고온로에 인입시켜, 비응축가스와 탄화로 배기열과 상기 배기열에 함유된 가연성물질을 완전 연소시키며 고온로를 고온으로 발열시키는 고온로 가열방법과,

고온로에서 발생시킨 고열을 탄화로에 이송시켜 탄화로 외통과 내통사이와 교반장치에 고온열을 인입시키고, 탄화로 폐열을 열교환으로 온도를 저온화시켜 열반응로 외통과 내통사이와 교반장치, 촉매저장통과 공해물질정화 촉매통, 증류설비에 열을 공급하고, 열반응로의 폐열을 열교환으로 저온화시켜 건조기의 외통과 내통사이와 내통내부로 인입시키고 상기 각 설비에서 배출되는 폐열을 고온로에 회수시켜 재가열하여 상기 각 설비로 공급하는 효율적인 열이용 방법과.

비응축가스와 탄화물을 연소시켜 상기 연소열로 고온로 내부에 설치된 세라믹을 발열시키고, 상기 비응축가스와 탄화물에 함유된 공해물질을 연소시킬때 발생되는 공해물질을 상기 고온으로 발열된 구형, 관형, 벌집형, 벌집판형, 벌집구형 기타 형태의 세라믹으로 이루어진 열매체에 반응시켜 가연성 공해물질을 산화시키는 것과,

또한 건조기의 분진제거 설비에서 배출되는 공해물을 포함한 폐공기를 탄화로의 폐열배출관과 열반응로의 열공기인입관에 연결되어 설치된 열교환기에 인입시켜 탄화로에서 배출되는 고온과 열교환시켜 고온열에 일차 반응시켜 1차 악취를 제거시키고 고온로에 인입시켜 악취등 가연성 공해물질을 산화시키는 공해물질 제거방법과.

공해물질 배출방지를 위하여 모든 공해물질이 함유된 열공기를 고온로에 계속적의로 반복 순환시켜 가연성 공해물질을 산화시켜 제거하고,

건조기의 외통과 내통사이에서 배출되는 폐열에 함유된 비산화성 공해물질을 정화시시켜 대기로 방출하기 위하여, 건조기의 폐열배출관에 폐열이송관으로 연결 되어 스크레바, 상기 스크레바와 폐공기 이송관으로 연결되어 응축기, 상기 응축기와 폐공기 이송관으로 연결되어 촉매장치, 상기 촉매장치와 폐공기 이송관으로 연결되어 열교환기, 열교환기에 폐공기 이송관으로 연결되어 흡착탑, 상기 흡착탑에 연돌이 부착되어 있는 공해정화시스템.

건조기 열인입관과 열반응로 폐열배출관에 연결된 열이송관에 연결되어 설치된 열교환기에 상온의 외부공기를 인입시키어, 상기 열교환기에서 열교환시켜 가열된 공기를 상기 열교환기와 공기이송관으로 연결되어 설치된 고온로와 탄화물 연소노에 상기 이송관을 통하여 가열시킨 연소공기를 공급하는 방법.

고온로와 탄화물소각로의 연소공기주입은 상기 건조기와 열반응로 사이에 설치된 열교환기에 외부공기가 인입되어 1차 가열된 공기를 열반응로와 탄화로 사이에 설치된 열교환기에서 2차 가열시켜 폐열이송관으로 고온로와 탄화물 연소노에 공기를 가열시켜 주입하는 또 다른 고온로, 탄화로 연소용공기 주입방법.

고온로에서 탄화로와 제1열교환기를 거치지 않고 열반응로 열인입관에 열이송관을 직접연결시키고 상기 열이송관 일부에 개페용 밸브장치를 설치하여 탄화로에서 배출되는 폐열의 온도가 낮아 열반응로의 열분해온도에 도달하지 못하면 상기 개폐밸브를 개방하여 열반응로에 필요한 온도의 열을 보충시켜 공급하는 방법.

고분자 원적외선 크랙킹장치는 원적외선을 발생시키는 장치로서 상기 원적외선 장치는 원적외선 발생물질을 세라믹 또는 비철금속으로 이루어진 촉매장치.

열반응로 내통안에 폐기물을 열분해하며 액체와 기체 혼합상태에서 촉매로 1차 크랙킹을 수행하고, 열반응로 외부 가스배출관에 설치된 분진제거기 후단에서 촉매에 2차 크랙킹을 수행하고, 증류설비와 분류탑 사이에서 원적외선 발생장치 또는 촉매를 부착하여 3차크랙킹을 수행하여 폐기물에서 생산된 에너지로서 유류를 고급화시키는 방법을 상기 각 방법 수행을 위한 다음의 설비시스템의 제공을 목적으로 한다.

상기 시스템은 폐기물을 선별 파쇄하기 위한 분쇄설비와 선별기(도시하지않음),

상기 선별기와 폐기물이동 콘베어에 연결되어 폐기물을 건조하기 위한 건조기(3),

상기 건조기 건조물 배출장치에 건조물 이동 콘베어로 건조물 투입장치와 연결되어 설치된 폐기물을 열반응시켜 열분해하여 가스와 탄화물로 분해시키는 열반응로(1),

상기 열반응로 탄화물 배출관(117)으로 탄화물 인입관(부호없음)과 연결 설치되는 열반응로에서 발생된 탄화물을 탄화시키기 위한 탄화로(2),

상기 탄화로 탄화물 배출관과 탄화물 인입관(부호없음)으로 연결되어있어 탄화로에서 배출된 탄화물을 연소시키며 촉매와 열매체를 가열하는 탄화물 저장설비(124)와 탄화물 소각로(연소노 123) 또는 용융로,

상기 열반응로, 탄화로의 가스배출관(112, 212)과 가스인입관이 서로 연결되어 분진제거설비(도시하지않음)가 설치되고, 상기 분진제거설비의 가스배출관(부호없음)과 가스인입관(부호없음)으로 서로 연결되어 촉매장치(107, 207)가 설치되고, 상기 촉매장치와 가스이송관(112)으로 연결되어 가스를 액화시키기 위한 응축장치(4)가 설치되고, 상기 응축장치의 응축물 배출관에 응축물이송관(26)으로 연결되어 응축물에 함유된 불순물을 제거하기 위한 산처리설비(5)가 설치되고, 상기 산처리설비의 유류와 산의 혼합물 배출관(부호없음)과 응축물 이송관(부호없음)으로 연결되어 산과 유류의 분리설비(6)가 설치되고, 상기 산, 유류분리설비의 일측에 부착된 응축물배출관(부호없음)과 응축물 이송관(부호없음)으로 연결되어 유류분별을 위한 증유설비와 유류분류탑(7)이 설치되고, 상기 유류분류탑과 유류이송관(부호없음)으로 연결되어 유류냉각, 유수분리설비(8), 상기 냉각설비, 유수분리기와 유류이송관으로 연결되어 저장설비(9)가 설치된다.

그리고 상기 응축설비(4)는 응축물배출관(26) 이외에 비 응축가스 배출관(153)이 부착되어 있어, 고온로(122) 버너(209)의 비응축가스 인입관과 비응축가스 이송관(153)으로 연결되어 있고, 냉각수 인입관(23)과 냉각폐수배출관(24)이 부착 설치되어 있어, 열반응로에서 기화된 가스를 응축시켜 비응축가스와 응축물로 분리하는 응축설비로,

그리고 고온로(122)와 탄화물 소각로(123)는 배기배출관(150)으로 연결 설치되어 있어, 탄화물 소각로에서 배출된 배기열과 상기 응축설비에서 분리된 비 응축가스를 고온에서 연소시켜 비응축가스에 함유된 가연성 공해물질을 열반응 산화시키고 시스템에 열에너지를 공급하는 고온로,

상기 탄화로(2)와 열반응로(1) 사이에 제1 열교환기(12)가 설치되고, 상기 열교환기에는 열인입관(159), 저온화열 배출관(156), 폐열배출관(154), 열교환공기 인입관(158)이 부착되어 있어, 상기 열교환기의 열인입관은 탄화로의 폐열배출관(235,214))과 상기 저온화열 배출관은 열반응로 열인입관(126,127)과 상기 폐열배출관(154)은 고온로에 연결되는 폐열회수관(133)과 상기 공기 인입관은 건조기 분진제거기 폐공기배출관(18)과 각각의 공기 이송관으로 연결되어 있다.

상기 열반응로(1)와 건조기(3)사이에 제2 열교환기가 설치되고, 상기 열교환기에는 열인입관(160), 저온화열 배출관(157), 폐열배출관(155), 열교환공기 인입관(21)이 부착되어 있어, 상기 열인입관은 열반응로 폐열배출관(115)과 상기 저온화 열배출관은 열반응로 열인입관(16)과 폐열배출관은 고온로에 연결되는 폐열회수관(133)과 열교환용 공기 인입관은 외부에 연결된 공기인입관(도시하지않음)과 각각의 공기 이송관(부호없음)으로 연결된다.

상기 제1 열교환기와 열반응로에 연결되는 열이송관(128)의 일부가 분리관으로 분리되어 있어, 상기 분리관은 열반응로에 부착된 촉매저장통(131)과 건조기 폐열배출관(19)과 부착된 공해정화용 촉매통(11)과, 증유분류탑(7)의 증유설비 열인입관(부호없음)과 상기 증류,분류탑에 설치된 크랙킹촉매장치에 각각 열이송관으로 연결되어 있고, 상기 각 촉매장치와, 증유,분류탑의 폐열배출관은 열반응로 폐열배출관이 제2 열교환기 열인입관에 연결되는 열이송관에 연결되어 있고,

건조기 폐열배출관(19) 외통과 내통사이 공간과 연결된)과 폐열이송관으로 연결 설치 되어있는, 배기를 정화시키는 공해물질 정화 촉매장치(11).

상기 공해물질 정화 촉매장치(11)의 폐열 배출관(부호없음)에 연결 부착되어 촉매를 가열한후 배출되는 폐열에서 열을 저온화시키기 위한 열교환기(25)가 설치되고, 상기 열교환기에는 냉각수 인입관(231)과 온수 배출관(241), 폐공기배출관(도시하지않음), 열공기인입관(부호없음)이 부착되어 있어, 상기 냉각수 인입관과 온수 배출관은 각각 외부 연결관과 연결되어 있고, 열공기 인입관은 촉매장치 폐열배출관에 공기 이송관으로 연결되어설치된다.

상기 열교환기의 저온화된 폐열공기 배출관과 흡착탑 배기인입관으로 연결 설치되어있어, 잔유공해물질을 흡착시키는 흡착탑(13).

상기 흡착탑 배기 배출관과 배기인입관에 배기 이송관으로 연결되어 있어 배기에 함유된 잔유 공해물질을 최종적으로 중화시키어 대기로 배출시키기 위한 스크레바(14).

상기 공해물질 정화장치의 설치 순서는 상황에 따라 설치순서가 변동될 수 있다.

그리고 상기 각 설비의 장치에 감지기와 계측기가 부착되고, 상기 감지기, 계측기와 전선으로 연결되어 자동제어전자시스템(도시하지않음)이 설치되어 구성된 가연성 폐기물을 무공해로 폐기하며 에너지를 생산하는 방법과 그 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 크랙킹촉매에 있어 백금을 첨가하지 않고 란탄족원소등 휘귀금속원소로 이루어진 희토원석을 촉매로 사용하고 또는 세륨과 전이금속 또는 상기 금속 산화물로 과립상태가 아닌 벌집형, 벌집구형, 구형, 봉형, 관형, 판형, 벌집판형의 형태로 이루어진 담체에 수착시키는 코팅시켜 생산된 촉매의 제공과 그 제조방법을 목적으로 한다.

이를 위하여 본 발명의 구성과 작용에 대하여 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

실시예 1.

도 1a은 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지생산 시스템의 구성 계통도이고, 도 1b은 본 발명에 따른 열공기의 순환과 배기의 이동에 관한 상세 계통도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지생산 시스템의 구성도 중 설비의 계통도와 열반응로와 탄화로의 정단면도이다.

상기 도면에 따라 본 발명의 시스템의 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 다음의 설명에서 사용되는 설비의 용어에 있어 열반응로는 폐기물을 열분해하는 노이고, 탄화로는 1차 열분해된 폐기물을 2차로 열분해와 동시에 탄화시키는 노이다.

폐기물 선별기(도시하지 않음)의 폐기물 이송콘베어(도시하지않음)에 연결되어 파쇄기(도시하지않음), 파쇄기(도시하지 않음)와 투입 콘베어(도시하지않음)로 건조기 폐기물 투입호퍼(120)와 연결되어 건조기(3)가 설치되고,

상기 건조기(3) 일측부에 부착된 건조물 배출관(부호없음)으로 연결되어 열반응로(1)의 폐기물 투입장치(118 도2)가 설치되고, 상기 폐기물 투입장치(118)와 폐기물 저장 및 호퍼(120)와 폐기물 인입관(116)으로 연결되어 열반응로(1)가 설치되어 있고,

상기 열반응로(1)의 하부 일측부에 부착된 탄화물 배출관(117)에 공기차단과 탄화물 투입을 위한 로터리밸브( 도2 233)가 부착되어 있고, 상기 로터리밸브에 탄화로 상측 일측부에 부착된 탄화물 인입관(부호없음)이 연결되어 탄화로(2)가 설치되고,

상기 탄화로(2) 하부 일측부 외주면에 부착되어 로터리밸브(도2 217)를 부착한 탄화물 배출관(부호없음)으로 연결되어 탄화물 냉각 및 탄화물저장장치(도1 124)가 설치되고,

상기 탄화물 저장장치는 탄화물 배출관(부호없음)으로 연결되어 탄화물 연소용 소각로 탄화물투입장치(도시하지 않음)와 탄화물 투입관(부호표시없음)으로 연결되어 탄화물 소각로(123) 또는 용융로가 설치되고,

상기 탄화물 소각로에는 재와 촉매, 열매체의 배출관(부호없음)과 배기열 배출관(부호없음)이 부착되어 있고, 상기 재와 촉매, 열매체의 배출관(부호없음)으로 연결되어 촉매, 열매체와 재를 분리하여 촉매와 열매체의 재생을 위한 촉매와 열매체 분리 재생장치(134 도1)가 설치되고, 상기 촉매재생장치에는 재 배출관(부호없음)과 촉매와 열매체의 배출관이 부착되어 있어, 재배출관으로 연결되어 재 저장설비(135 도1)가 설치되고, 촉매와 열매체 배출관은 촉매와 열매 이송장치로 반응로 의 촉매 열매체의 저장설비(131)와 연결된다.

상기 탄화물 소각로(123)일측부에 부착된 배기배출을 위한 배기열 이송관(150)으로 고온로 버너(152)에 연결되어 고온발열을 위한 고온로(122)가 설치되어 있다.

또한 상기 열반응로(1)와 열반응로 일측부에 부착된 촉매, 열매체 투입관(132)으로 연결되어 촉매와 열매체의 저장설비(131)가 설치되고,

상기 촉매 저장설비 일측부에 부착된 촉매와 열매체의 주입관(부호없음)과 연결되어 촉매와 열매체의 이송을 위한 이송장치로서 콘베어장치(130)가 연결 설치되어 있다.

또한 상기 열반응로(1)와 탄화로(2) 상부 외주면 일측부에 부착된 가스 배출관(112)에 연결되어 가스에 함유된 분진을 제거하기 위한 분진제거설비(도시하지않음)가 설치되고, 상기 분진제거설비와 가스이송관(부호없음))으로 연결되어 1차 촉매장치(107)가 설치되고, 상기 촉매장치와 가스이송관(112)으로 연결되어 가스를 응축시키기 위한 응축기(4)가 설치되고, 상기 응축기와 응축물 이송관으로 연결되어 산을 중화시키는 산 처리장치(5)가 설치되고, 상기 산처리장치와 응축물이송관으로 연결되어 응축물과 산을 분리시키기 위한 산과 유류분리장치(6). 상기 산과 유류분리장치와 응축물 이송관(부호없음)으로 연결되어 응축물을 증류시켜 비등점에 따라 유류를 경질유와 중질유로 분류시키기 위한 증류설비와 분리탑(7), 상기 증류설비의 상부에 설치되는 분류탑의 증기 상승통로(도시하지 않음)에 가스 큰분자량을 작은분자량으로 크랙킹하기 위한 2차 촉매장치가 설치되고, 상기 증류 분리탑의 3개의 유류 배출관(도시하지않음)과 각각 유류이송관(부호없음)으로 연결되어 3개의 유류냉각설비와 유수분리기(8). 상기 냉각설비, 유수분리기와 유류이송관(부호없음)으로 연결되어 유류저장설비(9)가 설치된다.

상기 가스 응축설비(4)의 다른 일측부에 부착된 비응축가스 이송관(153))은 고온로(122)에 설치된 버너(152) 또는 탄화물소각로와 연결되어 있다.

상기 시스템에 있어 폐기물의 상태에 따라서 파쇄기, 선별기, 건조기가 시스템에서 제외될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 도면 1- 도면 4를 참고하여 본 발명의 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리와 에너지생산 시스템의 각 설비의 열공급관과 폐열회수관의 설치에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

건조기(3)의 외통(부호없음)과 내통(부호없음)사이 공간에 열인입을 위하여 외주면 일측부에 상기 공간과 소통되게 열인입관(17)과 폐열배출관(19)이 각각 2개이상 부착되고, 내통 내부로 열인입을 위해 내통의 안정된 회전을 위하여 내통이 삽입되도록 설치된 스프록켓이 부착된 지지판(부호없음)에 내통 내부와 소통되게 상기 지지판 일측부에 열인입관(16)이 부착되고, 다른 일측판에 연결되어 설치된 분진과 공기를 분리하는 공기와 분진 집진기(15)가 부착되어 있고, 상기 분진과 공기의 분진 집진기에 폐공기배출관과 폐공기 이송관(18)이 부착되어 제1열교환기(12)에 연결되어 있다.

상기 건조기는 일반적인 기존 공용화된 기술을 인용하여 제조된다.

열반응로(1)는 외통과 내통으로 이루어지고, 상기 외통(102)과 내통(101)사이 공간에 열공기 이동 안내판(111)이 설치되어 열이동 통로가 형성되어 있고, 상기 외통 외주면에는 상기 공기 이동통로와 소통되게 열공기를 주입하기 위한 열공기 인입관(109)이 2개이상 부착되어 있고, 그리고 열반응로 내통 내부에 설치된 4개의 교반축과 7개의 교반날개에 열 공급을 위하여 상기 교반축과 교반날개의 일측부에 열인입관(126,127)이, 다른 반대 일측부에 폐열배출관(113,114)이 부착된다.

탄화로(2)는 상기 고온로와 같이 외통 외주면 일측부에 외통과 내통사이 열이동 통로와 소통되게 열인입관(209)과 폐열배출관(235)이 부착되고, 2개의 교반회전축(203)과 교반날개(205)에 연결되어 열인입관(227)이 부착된다.

고온로(122)는 일측에 공기 배출관(139)과 폐열인입관(31)이 부착된 송풍기(110)가 부착되어 있고, 또 다른 일측에 버너(152)가 부착되어 있고, 그리고 또 다른 일측에 열공기 배출관(109)이 부착되어 있다. 상기 버너는 응축장치(4)와 비응축가스 이송관(153)으로 연결되어 있다.

탄화물소각로(123)는 배기열 이송관(150)과 공기 인입관(151)이 부착되어 있다.

그리고 상기 탄화로(2)와 열반응로(1) 사이에 제1 공기 열교환기(12)가 설치되고, 상기 열교환기 각 일측부에는 폐열공기 인입관(158)과 고온 열공기인입관(159). 폐열배출관(154), 저온화된 열공기 배출관(156)이 부착되어있다.

그리고 열반응로(1)와 건조기 사이에 제 2 공기 열교환기(10)가 설치되고, 상기 제2 공기 열교환기 각 일측에는 고온 열공기 인입관(160), 폐열공기 배출관(155), 저온 공기 배출관(157), 상온 외부공기 인입관(21)이 부착된다.

상기 고온로(122)의 고열배출관(부호없음)에 고열이송관(109)으로 연결되어 탄화로 고열이송관(209)이 탄화로(2)의 외통과 내통사이에 소통되게 외주면에 부착된 열인입관(229)과 교반축(203)과 교반날개(205)내부 열공기 이동통로와 소통되게 연결된 열인입관(227)에 연결되어 있고,

상기 탄화로의 외통,내통 사이공간과 소통되게 연결된 폐열배출관(235)과, 그리고 교반축(203)과 교반날개(205)내부 공기통로와 연결되어 탄화로 외주면에 부착된 폐열배출관(214)이 탄화로 폐열이송관 (부호없음)에 연결되어 있고, 상기 탄화로 폐열이송관은 제1 열교환기(12)의 고열인입관(159)에 연결되어 있고,

상기 제1 열교환기의 일측부에 부착된 저온열배출관(156)은 열반응로의 외통, 내통사이와 소통되게 외통 일측부 외주면에 부착된 열인입관(108)과 그리고 열반응로(1) 각 교반장치의 열인입관(126. 127)과 열이송관(부호없음)으로 연결되어 있고, 상기 제1 열교환기의 폐열배출관(154)은 폐열회수관(133)에 연결되며, 폐공기인입관(158)은 건조기의 분진제거장치(15)의 폐공기 이송관(18)에 연결되어 있다.

또한 고온로와 탄화로에 서로 연결되는 고온열 이송관(109)에 분리관으로 연결되어 별개의 고온열 이송관(109-1)이 제1열교환기의 저온화 열배출관(156)과 열반응로 열인입관(126.127)에 연결된 열이송관의 분리관에 연결되고, 상기 고온열 이송관(109)에 개폐용 밸브(20)가 부착된다.

상기 열반응로(1)의 폐열배출관(113. 115))은 상기 제 2 열교환기의 열인입관(160)으로 이송되는 폐열배출관(114)에 연결되고, 상기 제2 열교환기(10)의 저온열 배출관(157)은 건조기의 열인인입관(16. 17)에 연결되고, 상기 제2열교환기의 폐열배출관(155)은 폐열회수관(133)에 열결되며, 상기 제2열교환기에는 연소용 공기주입을 위하여 외부 공기인입관(21)이 외부공기주입관(도시하지않음)에 연결된다.

그리고 제1열교환기와 열반응로에 연결된 열이송관(128)에서 분리되어 설치된 별개의 열이송관이 상기 열반응로에 설치된 분자크랙킹용 촉매 저장통(131)의 열입입관(부호없음)에 연결되고, 상기 촉매저장통의 일측부에 부착된 폐열배출관(129)은 열반응로 폐열이송관(114)에 연결되어 있다.

그리고 건조기(3)의 외통과 내통사이 공기통로와 연결 부착된 폐열이송관(19)에 배기정화용 촉매통(11)의 폐공기인입관(부호없음)이 연결된다.

그리고 또한 상기 제1열교환기와 열반응로 사이에 설치된 열이송관에 연결되어 분리된 열이송관(부호없음)이 증류와 분류탑(7)의 열인입관(29)에 연결되고, 상기 증류와 분류탑의 폐열배출관(30)은 열반응로 폐열 이송관(144)에 연결된다.

상기 배기정화용 촉매통(11)에는 열인입관(27)과 폐열배출관(28)이 부착되어 있어 열인입관(27)은 제 1열교환기에서 열반응로에 이송되는 열이송관(128)에 연결된다. 그리고 상기 촉매통 폐열배출관(28)은 열반응로 폐열배출관과 제2열교환기 열인입관에 연결된 폐열이송관(114)일측부에 연결된다.

상기와 같이 각 설비의 폐열배출관과 연결된 폐열이송관(133)은 탄화물소각로(123)의 공기인입관(32)과 고온로의 송풍기(110)의 폐열주입관(31)에 연결된다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지 생산 시스템의 각 설비에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3a은 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지생산 방법과 시스템의 열 반응로에 설치되는 교반장치중 브래드 교반장치의 설치 단면구조도이고, 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지생산 방법과 시스템의 열 반응로에 설치되는 교반장치중 나선형 교반장치의 설치 단면구조도이며, 도 3b은 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지생산 방법과 시스템의 상기 브래드 교반장치와 나선형 교반장치 3개가 설치된 열반응로의 일측단면도. 도 3d은 도 3b의 교반날개의 구동축 설치 형태도이다.

상기 첨부된 도면을 참고하여 열반응로의 구성에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 열반응로는 열반응로를 지지하기 위한 지지대(도시하지않음)상부에 설치된다.

열반응로는 외통(102)과 내통(101)로 구성된다.

상기 외통과 내통사이는 일정 크키의 공간으로 조성되어 있고, 상기 공간에는 열이 내통(101)을 감싸고 회전할 수 있도록 열공기 흐름 안내판(111)이 나선형으로 외통 내주면 또는 내통 외주면에 부착 설치되어 공기의 이동통로(부호없음)가 형성된다.

상기 내통과 외통사이 공기 이동통로는 2개 이상의 공기 이동통로로 등분되도록 외통 내주면과 내통 외주면에 분리판(부호없음)이 부착되어 있다.

상기 외통(102) 하부 일측 외주면에는 상기 외통과 내통사이 공간의 열공기 안내판(111)과 안내판사이 일측부 공간과 소통되게 연결되어 열공기 인입관(108)이 1개이상 부착되어 있고,

상기 외통(102) 상부 일측 외주면에는 폐열 배출관(115) 2개 이상이 상기 열공기 안내판 끝단부 공간에 소통되게 부착되어 있다.

그리고 외통 일측 외주면에 부착되어 수개의 가스 배출관(106)들이 외통과 내통사이 공간을 통과하여 내통 내부안과 소통되게 내통에 부착 설치되고, 상기 가스배출관들 설치와 같은 방법으로 촉매와 열매체 인입관(132)과 폐기물 인입관(116)이 설치된다.

또한 가스배출관의 설치 방법과 같이 열반응로 하부 일측부에 탄화물의 배출관(117)이 설치된다.

상기 열반응로 내통 내부안에는 교반장치가 설치되는데 그 설치 방법과 설치의 형태는 다음과 같다.

교반장치는 1개의 브래드 교반장치(103)와 3개의 나선형 교반장치(103,105)가 설치되는데, 상기 브래드 교반장치는 1개 회전축 외주면에 3방향으로 다수개의 날개 받침대가 일직선으로 부착 설치되고, 상기 받침대 상부에 브래드 날개(부호없음)가 부착되어 있으며, 상기 나선형 교반장치는 3개의 회전축으로 이루어지고, 각 회전축 외주면에 나선형 날개가 부착되어 있다.

상기 브래드 교반날개의 형태는 중공형의 주걱과 같은 형태로 되어 있다.

도 3b에서 도시한 바와 같이 상기 내통 내부 중앙에 상기 브래드 교반장치가 설치되고, 상기 브래드 교반장치 3방향의 교반날개 밭침대와 교반날개 사이와 사 이에 각 1개의 나선형 교반기가 설치되어 있어, 3개의 나선형 교반장치가 설치된다.

그리고 상기 내통안에 설치된 교반장치는 열반응로의 양측부로 돌출되어 일측은 설치대 상부에 설치된 교반날개회전축을 지지하는 베어링(140)에 연결되고, 회전축들의 일측은 브래드 회전축과 나선형교반장치 회전축들을 구동시키기 위한 기어박스(239)에 연결되어 있고, 상기 기어들을 회전시키기 위한 구동장치(141), 나선교반장치 회전축 구동장치(144,145), 모터(248), 구동장치 지지 후레임(125)으로 상기 각 장치가 서로 연결 구성된다.

그리고 상기 각 교반축과 교반날개는 내부가 중공형의 빈공간으로 조성되어 있고, 상기 교반축과 교반 날개의 양측끝 부위는 공기가 소통될 수 있게 공기 소통구가 조성되어 외통 외주면에 부착된 열인입관과 폐열배출관에 연결된다.

상기 각 나선형교반장치(103,105)에 열공기를 인입시키고, 폐열을 배출시키 위하여 열반응로 외통과 연결되어 열반응로 양측에 열공기 인입통(부호없음)과 폐열배출통(부호없음)이 부착된다.

그리고 상기 열공기 인입통에는 나선형 교반장치에 열공급을 위한 열공기 인입관(127)이 부착되어 있고, 폐열 배출통에는 나선형 교반장치에서 배출되는 폐열을 배출하기 위한 폐열배출관(114)이 부착된다.

또한 배어링부(140)의 후단부, 즉 브래이드 교반장치 회전축의 양 끝단부에 열공기 주입통(부호없음)과 폐열배출통(부호없음)이 설치되어, 상기 일측 열공기 주입통에 브래드 교반장치에 열을 인입시키기 위한 열공기인입관(126)이 폐열배출 통의 외주면에 폐열배출관(113)이 부착된다.

상기 열반응로에 설치되는 교반장치는 도 3b과 도 3d에서 도시한 바와 같이 1개의 브래드 교반장치는 자체 회전하고, 3개의 나선형 교반장치는 브래드 교반장치와 함께 동시 공전하며 3개의 나선형 교반장치가 동시에 자전한다, 기어박스의 기어는 상기 교반축의 공전과 자전이 이루어지도록 기존의 해당기술에 의하여 구성되어 있다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지 생산 시스템에 있어 탄화로의 정단면 구성도이고, 도 4b은 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지 생산 시스템에 있어 탄화로의 일측단면 구성도이며, 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지 생산 시스템에 있어 탄화로의 평단면 구성도이다.

상기 도면에 따라 탄화로의 구성에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

탄화로는 두개의 나선형 교반장치를 내통안 중심에서 하부측에 설치하고, 내통내부의 중심부에서 상측부의 공간이 넓게 형성된 것과 상기 교반장치에 열을 공급하도록 이루어진 것 이외의 구성은 공용된 기술을 인용하면 다음과 같다.

상기 탄화로(2)는 외통(202)과 내통(201)사이로 열을 인입시켜 내통의 외주면을 가열하고 내통은 회전하도록 구성된다.

이에 따라 탄화로는 외통(202)과 내통(202)으로 이루어지고, 상기 외통의 외주면 하부일측에 내통과 외통사이 공간과 소통되어지게 열공기 인입관(209)이 두개이상 부착되어 있고, 상기 탄화로 상부 외주면 일측에 폐열배출관(235)이 2개이상 내통과 외통사이 공간과 소통되어지게 부착된다.

그리고 상기 탄화로 외통 내주면에 부착되어 외통과 내통사이 공간에 열공기 흐름을 유도하는 안내판(도시하지 않음)이 설치된다.

상기 내통 내부안에는 나선형의 교반날개(205)가 부착된 교반회전축(203) 2개가 내통의 중심부에서 하부측에 설치되어, 내통의 중심부 상부측 공간이 넓게 설치된다.

또한 회전하는 내통의 양 일측에 회전하지 않는 별개의 통이 각각 설치되는데 상기 통은 회전하는 내통의 양측 끝단부를 지지하며 가스가 세지 않게 바킹(도시하지??음)과 스프로켓(237)으로 장치되어 있으며, 상기 일측통은 탄화물 모임통(부호없음)의 용도로 또 다른 일측통은 반응로에서 배출되는 탄화물의 주입통으로, 상기 양측통은 내통과 서로 소통되게 설치되고, 상기 통(부호없음)일측 탄화물 모임통 하부에 탄화물을 공기가 인입되지 않고, 원활하게 배출시키기 위한 로터리 밸브(217)가 부착된 탄화물 배출관(부호없음)이 부착된다.

또한 상기 탄화물 모임통(부호없음)과 연결되게 설치되어 교반날개(205)와 교반 회전축(203)에 열을 공급하기 위한 열인입관(227)이 부착된 열공급통(부호었음)이 설치된다.

또한 상기 내통 일측에 내통 내부공간과 소통되게 탄화물 투입통(부호없음)이 설치되고, 상기 탄화물 투입통 일측에 열반응로 탄화물배출관(117)과 열결된 로타리 밸브(233)가 부착되어 있는 탄화물 인입관(부호없음)이 설치된다.

상기 내통은 탄화로 설치대(도시하지않음)상부에 설치된 내통의 회전축을 지지하는 4개이상의 회전지지롤러(238)상부에 설치된다.

또한 내통 일측에 내통을 지지하고 회전을 위한 스프로켓(237)이 부착되어 있고, 설치대에 2차 스프로켓(246)과 유압구동장치(247)가 설치되어 밸트(부호없음)에 의하여 연결되어 있다.

상기 내통의 내부에 설치된 회전축(203)들은 내통의 양 일측으로 돌출되어 설치대 상부에 부착된 베어링부(240)와 기어박스(239)에 연결되어 있고, 상기 회전축(203)들은 기어박스(239)안에서 기어에 의하여 서로 연결되어 있고, 상기 기어는 구동장치의 기어 또는 밸트로 연결되어 있다.

상기에 있어 회전축에 부착되는 나선형의 날개는 도4-2에서 도시한바와 같이 진행 방향이 각 회전축에 서로 반대 방향으로 부착되어 있다.

나선형 날개는 상기 열반응로에서 상술된바와 같이 중공형으로 이루어저 있다.

상기 열반응로와 탄화로의 일측부위에 내통 내부의 압력이 고압화되어 내통의 파손방지를 위하여 1차적인 방지설비로 압력핀(도시하지않음))이 설치되고, 2차적으로 내통 내부에 일정크기로 청공구가 형성되어 상기 내통 청공구에 접합되어 상기 외통과 내통사이를 통과하여 외통 몸체에 부착된 관에 덮게가 부착되어 있어, 내통 내부압력을 순간적으로 외통외부로 배출시키는 안전개폐장치(도시하지않음)가 설치된다. 상기 안전장치는 공용된 제조부착기술을 참고하여 설치된다.

상술한 구성부분 이외에 관한 것은 기히 공용된 기술를 참고하면 된다.

본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지 생산 시스템의 고온로(122)는 기존의 제공된 여러종류와 여러형태의 노를 사용하여도 된다.

상기 본 발명의 시스템중 탄화물 냉각,저장설비(124)는 탄화물을 냉각 저장하는 설비이고, 탄화물 소각로(123)는 탄화로에서 배출된 탄화물을 소각시켜 열을 발생시킴과 동시에 촉매와 열매체에 부착된 탄화물을 산화시키어 촉매와 열매체를 가열하고 재생시키기 위한 설비로 기존에 공용된 스토카 소각기를 설치하고, 소각재와 촉매, 열매체를 분리하기 위한 촉매재생장(134)는 일반적인 분리기를 설치한다.

열반응로의 가스배출관에 연결된 가스응축설비, 증류와 분류탑설비, 유수분리설비, 유류저장설비는 공용된 기술로 제조된 설비가 설치된다.

폐기물의 건조설비와 선별, 분쇄설비도 공용화된 설비가 설치된다.

건조기의 구조는 도시하지 아니하였음.

건조기는 외통과 내통으로 이루어지고, 상기 열반응로와 탄화로와 같이내통과 외통으로 이루어지고, 상기 내통과 외통사이 공간은 공기 흐름을 안내하는 안내판이 설치되어 있고, 열공급을 위한 열 인입관과 폐열을 배출하기 위한 폐열배출관이 내통과 외통사이 공간과 소통되게 외통 외주면 일측부에 각각 부착되어 있고, 건조기 일측부에 분진제거를 위한 원심분리기가 내통 내부와 소통되게 부착되어 있다. 기타 건조기 구조에 관한 것은 기존에 제공된 건조기를 참조하여 제조 설치된다.

본 발명의 시스템에서 발생되는 모든 공해물질을 포함한 배기는 건조기를 통과하여 대기로 방출되게 다음과 같이 여러방법으로 구성된다.

건조기의 폐열배출관(19)과 연결되어 촉매장치(11), 상기 촉매장치에 공기 이송관(부호없음)으로 연결되어 폐공기의 열을 낮추기 위한 열교환기(25), 상기 열교환기에 공기이송관(부호엾음)으로 연결되어 흡착탑(13), 상기 흡착탑에 공기 이송관(부호없음)으로 열결되어 스크레버(14)가 설치되고 스크레버에 연돌(22)이 설치된다.

또는 건조기 폐열배출관과 공기이송관으로 서로 연결되어 스크레바(14), 상기 스크레버 후단에 수분을 응축시켜 제거하기 위한 응축용 열교환기(도시하지않음), 상기 열교환기 후단에 촉매장치(11), 촉매장치 후단에 열교환기(25), 상기 열교환기 후단에 흡착탑(13)이 설치되고 흡착탑에 연돌(22)이 부착된다.(도면에 순서가 변경됨을 도시하지않음)

건조기 분진제거 설비인 집진기(15)의 수분을 포함한 공기의 배출관(부호없음)에 공기이송관(18)으로 연결되어 응축설비(도시하지않음)가 설치되고, 상기 응축설비와 공기이송관으로 제1 열교환기(12)에 연결된다.

그리고 또 다른 방법에 의하여 배기를 배출시키는 시스템이 다음과 같이 구성된다.

상기 건조기의 분진제거 설비인 집진기(15)의 폐공기 이송관(18)에 연결되어 스크레버(14), 상기 스크레버에 공기 이송관으로 연결되어 응축설비, 상기 응축설비에 공기 이송관으로 연결되어 촉매장치, 상기 촉매장치에 공기 이송관으로 연결되어 열교환기, 열교환기에 공기 이송관으로 연결되어 흡착탑, 상기 흡착탑에 부착된 연돌로 구성된다.(도시하지 않음)

상기와 같은 공해물질 제거설비들의 구성에 있어서는 건조기의 폐열배출관에 연결된 폐열이송관(19)은 제 1 열교환기(12)의 폐공기인입관158)에 연결된다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해 탄화처리 에너지생산 시스템은 전자 자동운전과 제어를 위하여 다음과 같이 자동콘트롤 시스템이 설치된다.

본 발명의 시스템 일측부에 자동 콘트롤 제어전자회로에 각종 전자부품이 설치된 콘트롤판 함체(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 상기 콘트롤판 각종 제어 전자부품에 전선으로 연결되어 건조기(3) 내통내부(부호없음), 건조기 열인입관((16,17), 건조기 폐열배출관(18. 19), 열반응로(1) 내통(102) 내부안, 열반응로 내통과 외통사이 열인입관(108)과 폐열배출관(115), 열반응로 교반장치 열인입관(126. 127)과 폐열배출관(113. 114), 탄화로 외통과 내통사이 열인입관(209)과 폐열배출관(235), 탄화로 교반장치 열인입관(227)과 폐열배출관(214), 고온로 열배출관(부호없음), 시스템에 설치된 각종 열교환기(12. 10. 4. 25) 열공기 배출관, 가스증류분루탑설비(7), 크랙킹촉매와 열매체 저장설비(131), 공해물정화촉매통(11). 기타 각 열이송관과 각 설비의 일측부에 열 감지센서가 부착된다.

또한 상기 콘트롤 제어판 각종 전자제어 부품이 설치된 회로에 전선으로 연결되어 선별기 구동장치(도시하지않음), 분쇄기 구동장치(도시하지않음), 건조기 각 구동장치(도시하지않음), 열반응로 각 구동장치(121. 기타 도시하지안음), 탄화로 각 구동장치(247, 248), 탄화물 연소노 송풍기(도시하지않음), 고온로 버너(152), 고온로 송풍기(110), 열이송관 개폐장치(20), 촉매 이송 콘베어 구동장치(도시하지않음), 촉매 분리설비 구동장치(도시하지않음), 탄화물배출용 구동장치(도시하지않음), 물 이송용 구동장치(도시하지않음), 열반응로 압력측정센서(도시하지않음)등 각 설비의 감지센서, 콘트롤부에 부착된다.

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상기 본 발명을 다음의 실시예에 따른 가연성 폐기물의 무공해처리에 의한 에너지 생산 시스템의 작용에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 2.

폐종이류 12%, 폐섬유류 2%, 폐가죽류 0.7%, 폐플라스틱유 77% 기타8.3%는 혼합물로 이루어진 일반 생활폐기물 1톤을 수거하여 준비하고, PP, PE, PS와 PVC로 혼합된 폐플라스틱 1톤, 폐타이어 1톤, 원유침전물 1톤을 각각 준비한후 각각 별도의 폐기공정을 각각 1회 수행하기 위하여 다음과 같이 시스템을 작동한다.

콘트롤함에 설치된 스위치로 전기를 인입시키고 고온로(122)를 점화시켜 고온로 내부의 세라믹(도시하지않음)을 버너(152)로 가열한다. 연료 연소용 공기는 다음에서 언급되는 제2 열교환기((10)의 외부공기 인입관(21)에서 인입된 공기를 이용하게 된다.

고온로(122)에 설치된 열측정센서가 고온로의 내부열이 섭씨800도-섭씨1300도에 이르면 송풍기(110)가 공기를 고온로(122)에 인입시키고, 공기는 고온로에 설치된 세라믹의 열을 흡수하여 섭씨700도-섭씨900도로 가열되어 열이송관(109)을 따라 탄화로(2)에 이송되고, 탄화로 외통(202)과 내통(201) 사이공간으로 인입되어 안내판으로 형성된 열공기 이동로를 따라서 내통과 외통사이를 회전하며 내통 외주면을 가열하고 섭씨600도-섭씨800도의 폐열이 되어 폐열배출관(235)을 통하여 탄화로 폐열회수관(부호없음)으로 제1 열교환기로 배출된다.

동시에 상기 열이송관(109) 일측과 연결된 교반장치 열인입관(214)을 통하여 교반장치에 열공기가 인입되고 교반장치 폐열배출관(227)을 통하여 배출된다.

상기 탄화로의 폐열은 제1 열교환기(12)에서 열교환되어 섭씨450도-섭씨600도의 열로 저온화되어 제1 열교환기 저온화열 배출관(156)에 연결되어 설치된 열반응로(1) 외통(102)과 내통(101)사이와 각 교반장치에 열결된 열인입관(108, 126, 127)을 통하여 상기 탄화로의 열 인입방법과 같이 외통과 내통사이 공간과 교반장치의 회전축 회전 날개에 섭씨450-섭씨600도 열이 공급되고 폐열 배출관을 통하여 섭씨 400도- 섭씨550도의 폐열이 폐열배출관(115, 113,114)과 폐열회수관(114)을 통하여 제1 열교환기(12)로 배출 된다.

상기의 제1 열교환기(12)에서는 건조기의 분진 집진기(15) 또는 건조기 폐열배출관(19)에서 배출되는 섭씨70도-섭씨110도의 폐공기와 탄화로에서 배출되는 섭씨600도-섭씨 800도 고온열과 열교환하며, 열교환후 섭씨450도 - 섭씨 550도의 저온화열은 열반응로(1)에 이송되고, 폐열공기는 폐열회수관(133)으로 고온로(122)에 회수된다.

상기 열반응로(1)에서 배출된 폐열은 페열배출관(113,114,115)으로 배출되어 제2 공기 열교환기(10)로 이송되고, 제 2 열교환기에 외부공기 인입관(21)으로 인입되는 상온의 외부공기와 열교환되어 섭씨80도-섭씨120도의 열공기로 저온화되어 열이송관을 따라 건조기의 외통과 내통 사이공간과 내통안으로 연결되게 설치된 열인입관(16, 17)을 통하여 외통과 내통사이 열통노와 내통내부로 인입된다.

상기 제2 열교환기(10)에 인입된 외부 공기는 상기 제2 열교환기에서 열반응로의 배출폐열과 열교환으로 가열되어 폐열회수관(154)으로 이송되어 상술된 제1 열교환기에서 배출된 폐열과 합하여저 폐열이송관(133)으로 고온로(122)와 탄화물 소각로(123)에 이송된다.

상기 열교환기 폐열을 고온로에 재 인입시키는 목적은, 건조기의 분진제거 설비를 통하여 배출되는 공해물질을 고온에 반응 산화제거하는 공해물질제거의 목적과, 고온로와 탄화물 소각로의 연소용 공기를 가열시켜 고온로와 탄화물 소각로에 인입시키므로 연소용 공기에 의한 고온로와 탄화물 소각로의 저온화를 방지하여 열효율을 높이는데 있다.

상기 건조기(3)의 내통 내부에서 배출되는 폐열은 건조기에 부착된 원심분리 분진제거 집진기(15)를 통하여 냉각 응축설비(도시하지않음)에서 물과 공기로 분리되어 공기는 상술된 바와 같이 제1열교환기(12)에 이송되고, 외통과 내통사이 열통로에서 배출된 폐열은 촉매장치(11)로 인입, 촉매에 반응되어 질소산화물과 황산화물, 일산화탄소가 무공해물질로 전환되고, 상기 촉매장치에서 배출된 공기는 열교환기(25)에서 냉각되어지고, 상기 열교환기에서 냉각된 공기는 잔유 공해물질 정화를 위하여 공해물질을 산 중화를 위한 스크레바, 스크레바에서 배출된 공기중 습기를 제거하기 위한 응축장치, 촉매 또는 흡착탑을 순차적으로 통과시키어 공해물질을 제거한다.

폐기물의 종류에 따라서 상기 건조기의 내통내부에서 배출되는 분진과 증기를 분리하고 증기를 냉각시켜 물과 공기로 분리한 후, 공기를 공해방지 설비를 통과시켜 대기로 방출시킬 수 있다.

상기 공해물질 정화설비는 건조기의 분진, 증기 배출구에 연결되어 부착된 집진기(원심분리설비)의 공기 배출관에 각각 공기 이송관으로 연결되어 스크레버설비, 응축설비, 촉매장치, 열교환기, 흡착탑 순서로 설치된다.

상기 스크레버는 산 또는 알카리 중화장치이다.

상기 공해물질 정화장치의 설치순서는 흡착탑과 촉매장치의 설치순서를 달리하여 설치될 수 있다.

건조기의 집진기에서 증기와 분리된 공기를 공해물질 제거설비를 거처 대기로 배출시킬 때에는 건조기의 내통과 외통사이에 소통되게 연결된 폐열 배출관에서 배출되는 폐열은 폐열이송관으로 제1열교환기(12)에 이송되어 탄화로의 폐열과 열교환한다.

그리고 상술된 고온로(122)에서 이송되는 열은 다음과 같이 탄화로(2), 열반응로(1), 건조기(3)이외의 설비에 이송된다.

열반응로에 열주입을 위한 열 이송관(128)에 연결된 열인입관(부호없음, 27, 29))으로 크랙킹촉매 저장설비(131)와 상기 공해물질 정화촉매설비(11)에 섭씨450도-섭씨500도 열이 각각 공급되어 각 촉매를 가열하게 된다.

그리고 상기 열반응로에 열인입을 위한 열 이송관(27)과 증류,분류탑(7) 열인입관(29)을 통하여 증류설비에 섭씨450도-섭씨500도의 열이 공급된다.

상기와 같이 전 설비에 열이 공급되어 각 설비의 공정을 위한 온도에 도달하여 온도 감지센서가 감지하면 전자자동제어 콘트롤함에서 상기 전체 설비의 구동장치를 가동시킨다.

폐기물이 선별되고 분쇄되어 건조기 내부에 폐기물 투입장치로 투입되면 건조기 내통은 회전하며 교반되어 건조된다.

상기 건조기 내부에서 폐기물은 건조물과 증기, 분진으로 분리되어, 건조물은 건조물 배출구로 배출되고, 증기와 분진은 원심분리 집진기(15)에서 분진과 폐공기로 분리되고 폐공기기는 응축기(도시하지 않음)에서 수분과 폐공기로 분리되고, 폐공기는 상술한 바와 같이 제1 열교환기(10)로 이송된다.

건조기에서 배출되는 열과 폐공기에 대하여는 상술한바와 같은 공정에에 의하 여 처리되며,

건조된 폐기물은 건조된 폐기물 저장설비(도시하지 않음)에서 폐기물 투입장치(118 도2)로 열반응로에 투입과 동시에 촉매, 열매체 저장설비(131)에 저장된 촉매와 열매체가 촉매와 열매체 투입관(132)을 통하여 열반응로 내부에 투입된다.

상기 폐기물 투입장치와 촉매가열장치는 고주파유도가열을 이용하여 폐기물에 함유된 석유화합물질을 용해시켜 열반응로 내부에 투입시킬 수 있다.

또한 촉매저장장치(131)는 고온로에서 발생시킨 열로 가열된다,

또는 별도 고주파유도열을 이용하여 촉매 저정설비를 가열하여 촉매와 열매체를 가열시킬 수 있다.

상기 투입되는 촉매와 열매체의 가열 온도는 폐기물의 종류에 따라서 섭씨 300도-섭씨800도이다.

본 발명에서 설명된 크랙킹 촉매장치는 희토원석을 촉매로 또는 희토원소와 전이금속 또는 상기 금속들의 산화물을 활성분으로 하여 제조된 촉매가 충진되는 특징을 갖는데, 상기 희토원석은 복합적인 란탄족원소로 구성되어 원적외선을 다량 방출한다.

상기 열반응로에 설치된 브래드 교반날개를 부착한 회전축과 나선형 날개가 부착된 3개의 회전축은 같은 방형으로 동시에 공전하고, 나선형 날개가 부착된 회전축은 자전하며 폐기물을 교반하는 특징을 갖는다.

반응로 내부에서 폐기물의 열분해과정에서 폐기물의 열반응시간 조절과 교반날개에 폐기물을 고르게 접촉시키기 위하여, 상기 교반축은 열반응로의 후미측 방향으로 2-5회전 후, 다시 1-4회 역회전하여 폐기물를 고르게열반응시키며 폐기물을 서서히 열반응로 후미로 이동시키며 열분해시킨다.

동시에 폐기물과 혼합 투입된 가열된 촉매와 열매체에 의하여 교반기와 동시에 열반응되어 폐기물은 탈가스화 된다.

열반응로 내통안에서 폐기물의 열분해작용의 매카니즘은 다음과 같다.

열분해는 소각의 개념이 아닌 폐기물을 물리를 응용한 화학적으로 분해하는 공정이다.

열반응로에 투입된 폐기물은 열의 온도에 따른 반응으로 수분분리, 탈가수화, 탈황, 탈폴리머, 탈카복실기, C-C결합파괴, 지방족형성과 짧은 사슬형태 지방족의 형성, 방향족화, C-O/C-N 결합파괴, 건류오일과 타르형성 등의 복잡한 분해과정이 이루어진다.

그리고 촉매와 열매체는 원적외선을 방사하여 원적외선에 의하여 가스상의 큰 분자가 작은 분자로 크랙킹된다.

분자크랙킹 화학 반응은 다음과 같다.

(화학식 1)

폐기물에 포함된 폐석유화합물이 열반응되어 가스화되고 촉매에 반응되는 화학적인 반응은 다음과 같다.

(화학식 2)

상기에서 C₅H₁₂～C₁₂H₂₄는 가솔린 성분, C₁₂H₂₅～C₂₀H₄₂는 디젤성분 그리고 CH₄～C₄H₁₀은 연소용 비응축가스이다.

상기 열반응 가스분해 공정에서 생성된 가스의 성분은 다음과 같다

생성 가스성분

1, 비응축가스 성분

(Compound) (Wt. %)

Hydrogen 6.822

Methand 8.749

Ethand 8.239

Ethylend 6.835

Propane 8.659

Propene 23.672

Isobutane 2.389

n-Butane 1.148

1-Butend+trans-s-butend 1.811

Isobutene 22.688

cis-2-Butene -

Others 5.03

2. 경질성 가스성분

Propene 0.43

Isobutene 1.03

2-Methylbutane 0.08

1-pentene 0.27

n-Pentane 4.68

Dimethylcyclopropane 0.51

3-Methyl-1-butene 0.22

2-Methyl-1-butene 0.22

4-Methyl-1-butene 0.11

2-Methyl-1pentene 2.01

Isohexadiene 0.37

Methylcyclopentane 5.96

4-Methyl-2-pentene 2.04

Isohexadiene(??) 0.34

2,4-Dimethyl-1-pentene 1.76

3,4-Dimethyl-2-pentene 0.57

Benzene 0.36

Dimethylcyclopentane 0.56

n-Heptane 0.28

4-Methyl-1,4-hexadiene 0.66

4-Methyl-2-heptene 0.97

2,3-Dimethylhexane 5.14

Toluend 0.75

Isononene 0.63

2,3,4-Trimethylhexane 1.56

2,3-Dimethyl-2-heptene 5.07

Trimethylcyclohexane 3.49

2,4-Dimethyl-1heptene 24.67

Xylene 1.98

Trimethylcyclohexene 1.52

Isodecene 4.86

Mesitylene 0.53

n-Decane 0.79

Isodecene 3.72

Isodecene 0.72

Isodecene 1.05

n-Undecane 0.33

Isotridecene 1.88

1-Dodecene 0.07

n-Dodecane 0.12

Isotridecene 0.31

Isopentadecene 1.31

Unknown 11.07

IN TOTAL:

-anes 19.02

cyclo-anes 10.52

-enes 50.77

aromatic 8.62

others 11.0

2. 중질성 가스성분

n-Pentane 0.15

2-Methylpentane 0.11

Methylcyclopentane 0.30

4-Methyl-2-pentene 0.12

2,4-Dimethyl-1-pentene 0.14

4-Methylheptane 0.53

Trimethylcyclohexane 0.96

2,3-Dimethyl-2-heptene 0.26

2,4-Dimethyl-1-heptene 4.57

Xylene 0.17

Trimethylcyclohexene 0.61

Isodecene 1.57

Mesitylene 0.29

Isodecene 1.58

n-Decane 0.20

Isodecene 5.52

Isodecene 1.22

Isododecene 17.25

n-Undecane 1.31

Isododecene 6.28

Isododecene 1.67

Isododecene 0.63

1-Dodecene 0.74

n-Dodecane 1.37

Nephthalene 0.57

Isotridecane 5.33

n-Tridecane 1.84

Isopentadecene 22.94

Isohexadecene 5.17

n-Tetradecane 0.53

Dimethyinaphthalene 0.36

Isopentadecane 0.72

n-Pentadecane 0.30

Isoheptadecane 1.89

n-Hexadecane 0.10

n-Heptadecane 0.03

Unknown 12.67

IN TOTAL:

-anes 18.04

cyclo-anes 1.26

-enes 66.64

aromatic 1.39

others 12.67

여기에서 폐기물 열분해에 대하여 공해에 대한 안전성을 위하여 실험된 상황을 검토하여 보기로 한다.

클로로화된 순수한 방향족 결합물(Chlorbenzole, Chlorphenole)에 대한 실험에서 광물 동위물질(규산염과 산화알루미니움 등)은 순수한 상태보다 빨리 분해된다. 금속/금속산화물의 라만-분광학적인 조사로 클로로방향족물질/디벤조 다이옥신이 <섭씨400도 온도에서 빨리 분해되는 것을 알수 있다.

열분해를 통한 탄소는 CO2/CO/H2에 대한 수분의 가스반응이 명확하고 수소의 반응으로 클로로의 환원적인 제거가 이루어지고, 새로 형성된 방향족물질(디밴조다이옥신, 디밴조퓨란, 클로로페놀)의 환원적 분해가 이루어 진다.

상기 반응로 내부안에서 열분해되어 탈가스화로 발생된 건류오일은 1차적으로 폐기물과 혼합되어 투입된 촉매에 1차 크랙킹되고, 반응로를 빠저나온 가스는 분진이 제거되고, 가스배출관(112)에 설치된 촉매장치(107)를 통과하며 2차적으로 크랙킹되고, 가스이송관(112)으로 가스응축장치(4)에 이송되어, 응축장치에서 가스상태의 건류오일은 응축되어 상기 각종성분이 혼합된 혼합유화 되고, 비응축물은 가스상태로 비응축가스이송관(153)으로 고온로에 이송된다.

그리고 상기 혼합유는 응출물이송관(26)으로 산처리장치(5)에 이송되어서 불순물이 제거되고, 응축물 이송관으로 산과 유류 분리장치(6)에 이송되어 산과 혼합유가 분리된다. 상기 혼합물은 혼합유 이송관으로 증류분류탑(7)에 이송되어 증류설비에서 증류되어 유류 분류탑 증기 상승 통로로 상승되기 전에 3차 촉매(도시하지않음)에 크랙킹되고, 분류탑 상부로 상승되는 증기체는 비등점에 따라 경질성유류, 중질성유류, 등유등으로 분류된다.

상기 분류된 유류는 냉각설비에서 냉각되고, 냉각된 각종 유류는 저장설비에 저장된다.

상기 여러종류의 성분으로 이루어진 가스를 응축시키는 액체화 공정으로 얻어진 액상물은 휘발유와 경유, 등유의 혼합물로 완충용기로 주입되어 산처리 설비로 이송되어 불순물이 제거되고, 증유설비에서 300도C-550도C의 온도에 가열되어 기화되고, 기화된 가스가 촉매에 반응된후 분별 증류탑 상부로 이송되고 분리탑에서 비등점에 따라 휘발유와 경유,등유가 생산된다.

폐플라스틱의 유류화 화학반응.

(화학식 3)

폐고무류의 유류화 반응

(화학식 4)

위와 같은 화학적 반응에 의하여 다음에서와 같은 비율로 생성물이 생산된다.

생성물의 비율

Wt.%

폐플라스틱 100

휘발유 37.5

디젤유. 37.5

C₁ to C₄ hydrocarbon gases(가스) 15.0

탄화물연료 10.0

상기 유류는 다음과 같은 성분으로 구성된다.

생산물의 성분분석

(폐기물중 폐플라스틱에서 생산된 유류)

1. 휘발성유류

Distilation range(℃.), start point 64

Distilation range(℃.), 10% point 62

Distilation range(℃.), 50% point 102

Distilation range(℃.), 90% point 149

Distilation range(℃.), end point 185

Percentage of distillation (%) 97

Residue (%) 1.0

Saturated vapor pressure (kPa) 52

Stability (min.) 925

Copper strip corrosion grade (50°C., 3 hours) <1

Water soluble acid or base none

Acidity (mg KOH/100 ml) 1.38

RON (Octane number, research method) 95.5

MON value (Octane number, research method) 84

Ph.D. Testing pass

2. 중질성유류

Density at 20°C.(g/㎤) 0.7868

Distilation range(℃.), start point 176

Distilation range(℃.), 10% point 198

Distilation range(℃.), 50% point 226

Distilation range(℃.), 90% point 259

Distilation range(℃.), 90% point 269

Distilation range(℃.), end point 290 Percentage of distillation (%) 98

Cetane number 59

Condensation point (℃) <-30℃.

Pour point (℃) <-15

Copper strip corrosion grade (50°C., 3 hours) <1

Water soluble acid or base none

Acidity (mg KOH/100 ml) 1.39

Flash point (℃) 65.7

Kinematic viscosity at 20°C. (m㎡/s) 2.75

Actual gel level (mg/100ml) 9.2

상기 열반응로에서 1차 열분해로 탈가스화된 폐기물은 탄화물배출관(117)을 통하여 탄화로에 인입되고, 탄화로는 상기 열반응로에서와 동일한 공정이 이루어진다.

상기 탄화로는 탄화로 내통이 회전하며, 동시에 2개의 교반회전축이 회전한다. 상기 2개의 회전축에는 교반날개가 각각 서로 진행방향이 상이하게 반대방향으로 부착되어 있어, 탄화물을 밀고 당기며 교반시켜 완전한 탄화물로 변환시켜 탄화물을 후미로 이동시키게 된다.

그리고 탄화로에서 기화된 가스는 가스 배출관(212)을 통하여 열반응로에 연결된 가스배출관(112)을 통하여 열반응로 가스배출관에 설치된 촉매장치를 통과하여 배출되거나, 또는 탄화로 가스배출관(212)에 별개로 부착된 분진제거장치(도시하지않음), 산 중화장치(도시하지않음), 촉매장치(207)를 순차적으로 통과하여 상기 열반응로의 각 장치를 거처 배출되는 가스와 합류시켜 가스응축장치(4)로 배출하게 된다.

상기 탄화로의 탄화물배출관을 통하여 배출된 탄화물, 촉매, 열매체는 탄화물냉각을 위하여 냉각저장설비(124)로 이송되고, 상기 저장설비에서 탄화물 소각로(123) 또는 용융로(도시하지않음)에 투입된다. 상기 저장설비를 설치하지 않고 직접 탄화물 연소노 또는 용융로에 인입시킬 수도 있다.

탄화로 후단에 설치되는 탄화물 소각로는 용융로로 대체하여 설치될 수도 있으며 또는 촉매, 열매체와 소각재의 분리,재생설비의 후단의 재배출관에 연결되어 용융로가 설치될수 있다. 상기 용융로는 소각재를 용융시켜유리화 시키기 위하여 설치될 수 있다.

탄화물 소각로에 투입된 상기 탄화물은 연소되고 상기 연소열과 배기는 배기관(150)을 통하여 고온로에 인입되어 고온열에 반응되며, 상기 가스응축기(4)에서 분리되어 고온로에 인입되는 비응축가스와 함께 고온로에 인입연소되어 고온로를 고온으로 발열시킨다.

상기 탄화물 소각로에서 탄화물을 소각할 시에 촉매와 열매체에 부착된 탄화물을 연소시킨다.

상기 촉매와 열매체는 재생되고 가열되어 촉매에 부착된 재를 제거하기 위하여 촉매분리장치(134)로 이송되고, 상기 재등과 분리되어 완전 재생된 촉매와 열매체는 이송장치(이송관 153)에 의하여 촉매저장장치(131)로 이송되어 저장된다.

상술한 바와 같이 건조기의 수분과 분진이 배출되는 분진제거설비(15)에는 원심분리로 분진을 포집하고, 상기 설비를 빠저나온 공기는 응축기(도시하지않음)에서 증기가 응축되고, 수분이 응축된후 잔여 공기는 폐공기 배출 이송관관(18)으로 제1열교환기((12)를 통하여 탄화로에서 배출된 고온의 열과 열교환하여 고온로에 투입되어 악취가 산화 제거된다.

또는 폐기물의 종류에 따라서는 건조기의 분진제거설비와 응축기를 빠저나온 공기는 상술된 열교환기에 이송되지 않고 공해물질 정화장치로 이송되어 촉매와 흡착, 중화처리장치를 통과, 또는 중화처리, 응축, 촉매반응, 흡착, 순으로 공해물이 정화되어 대기로 배출된다.

이때 건조기 폐열은 폐열이송관을 통하여 제1열교환기의 폐공기인입관에 인입된다.

상기와 같이 본 발명의 가연성 폐기물의 무공해 처리에 의한 에너지생산 시스템에 의하면, 가연성 폐기물을 열에 반응시켜 분해시키는 공정에 있어서, 가열된 내통의 내주면과 가열된 1개의 브래드 교반장치와 3개의 나선형의 교반장치와 가열된 촉매와 열 매체등에 의한 복합적인 열반응의 수행에 따라 폐기물이 신속히 열분해되는 효과와,

내통 내부안에서 기화되면서 1차 촉매에 반응되어 분자가 크랙킹되고, 열반응로 가스배출관을 통하여 배출되며 분진과 산 중화처리후 2차 촉매에 의하여 2차 분자가 크랙킹되고, 증류되며 3차 촉매에 반응되어 3차 크랙킹수행으로 고분자의 저분자화 공정이 잘 이루어저 유류가 고급화되는 효과와,

액체상태에서 산에 반응시키므로 기체상에서 산처리하여 불순물을제거 하는 효과보다 효율적이며,

고온로에서 발생된 열을 효과적으로 각 설비를 순환시키고, 다시 고온로에 회수시켜 이용하므로 에너지를 절약하는 효과와,

상기 반응로에 투입되는 가격이 고가인 촉매와 열매를 재생하여 재사용하므로 생산되는 유류를 고급화시키기 위한 비용이 절감되는 효과와,

탄화물 연소와 고온로 발열을 위한 연소공기를 폐열과 열교환으로 가열시키어 고온로와 탄화물 소각로에 주입시키므로 고온로의 가열과 탄화물 연소시 주입공기로 인한 저온화를 막아 열 효율성을 높이는 효과와,

삭제

시스템에서 발생되어 대기로 방출되는 공기가 저공해로 배출되는 효과 등, 가연성 복합폐기물 폐기에 효과적이며, 효율적인 폐기물처리 방법을 위한 시스템이다.

Claims (17)

1. 폐기물을 1차 열분해시키고, 열분해된 폐기물을 2차로 탄화시켜 가스와 탄화물로 분해하며, 상기 가스는 응축시켜 비응축가스와 유류로 분리시키어 고급유류를 생산하고, 상기 비응축가스와 탄화물을 시스템 자체 연료로 이용하는 가연성 폐기물 탄화처리 에너지 생산 시스템에 있어서,

   열반응로 가스배출관과 1차 촉매장치 사이에 가스 이송관으로 촉매장치 가스인입관과 연결된 분진 제거설비를 설치하고, 상기 1차 촉매장치와 가스 이송관으로 연결된 응축장치를 설치하며, 상기 응축장치와 응축물 이송관으로 연결된 산처리장치를 설치하고, 상기 산처리장치와 응축물 이송관으로 연결된 산,유류 분리장치를 설치하며, 상기 산,유류 분리장치와 유류 이송관으로 연결된 증류설비를 설치하고, 상기 증류설비와 증기이송관으로 연결된 분류탑을 설치하며, 상기 증류설비와 분류탑의 증기통로에 2차 촉매장치를 설치함으로써,

   열반응로 가스배출관으로 배출되는 가스에 함유된 분진을 제거하여 1차 촉매장치에 분진이 제거된 가스를 인입시켜 촉매에 반응시키고, 산처리된 유류를 증류설비에서 증류시키며, 상기 증류된 증기를 분류탑 상부로 상승시켜 증기상태에서 촉매에 반응시키는 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물 무공해 탄화처리 에너지 생산 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폐기물을 열분해하는 시스템은 선별기와 폐기물 이송장치로 연결된 분쇄기를 설치하고, 상기 분쇄기와 분쇄물 이송장치로 연결된 건조기(3)를 설치하며, 상기 건조기와 건조물 이송장치로 연결된 열반응로(1)를 설치하고, 상기 열반응로와 탄화물 배출관(117)으로 연결된 탄화로(2)를 설치하며, 상기 탄화로와 탄화물배출관(217)으로 연결된 탄화물 냉각 저장설비(124)를 설치하고, 상기 탄화물 냉각 저장설비와 탄화물이송관으로 연결된 탄화물 소각로(123) 또는 탄화물 용융로를 설치하며, 상기 탄화물소각로 또는 탄화물 용융로와 배기열배출관(연돌)으로 연결된 고온로(122)를 설치하여 구성된 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물 무공해 탄화처리 에너지 생산 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 폐기물처리 시스템의 고온로(122)와 탄화로(2)는 고온로 고열 배출관과 탄화로 고열 인입관(229)이 고열 이송관(109)으로 연결되어 설치되고, 탄화로와 열반응로 사이에 열교환기(12)가 열 이송관으로 연결되어 설치되며, 상기 열교환기에 고열인입관(159)과 저온열 배출관(156)과 열교환용 공기 인입관(158)과 폐열배출관(154)이 연결관으로 연결되어 설치되고, 상기 열교환기 고열인입관은 탄화로 폐열배출관(235)과 연결되어 설치되며, 상기 열교환기 저온화열 배출관(156)은 열반응로, 촉매저장장치, 증류장치, 각 촉매장치의 각 열인입관과 연결되어 설치되고, 상기 열교환기의 열교환용 공기인입관은 건조기의 분진제거기 후단에 설치된 증기 응축기의 폐공기 배출관 또는 건조기 폐열배출관 또는 열반응로 폐열배출관과 연결되어 설치되며, 상기 열교환기의 폐열배출관은 상기 각 설비에서 발생된 폐열을 회수하여 고온로와 탄화물소각로에 인입시키기 위하여 설치된 폐열회수관에 폐열이송관으로 각각 연결되어 설치되도록 구성된 시스템인 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물 무공해 탄화처리 에너지 생산 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 폐기물처리 시스템은 열반응로와 건조기 사이에 열교환기가 연결관으로 연결되어 설치되고, 상기 열교환기는 고열인입관, 저온열배출관, 공기 인입관, 폐공기배출관이 연결관으로 서로 연결되어 설치되며, 상기 열교환기의 열인입관은 열반응로, 촉매저장장치, 증류장치, 각 촉매장치의 폐열배출관과 연결되어 설치되고, 상기 열교환기 저온열배출관은 건조기 열인입관과 연결되어 설치되며, 상기 열교환기 공기인입관은 외부공기주입관과 연결되어 설치되고, 상기 열교환기 폐공기배출관은 폐열회수관에 연결관으로 연결되어 설치된 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물 무공해 탄화처리 에너지 생산 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 폐기물처리 시스템은 고온로의 고열배출관과 탄화로 고열인입관에 연결된 고열이송관에 분리관이 부착되고 상기 분리관에 별개의 열이송관이 연결되어 설치되며, 상기 열이송관은 탄화로와 열반응로 사이에 설치된 열교환기의 저온열 배출관과 열반응로 열인입관에 연결된 열이송관에 연결되어 설치되고, 그 일측에 개폐용 밸브가 부착되는 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물 무공해 탄화처리 에너지 생산 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열반응로는, 외통과 내통으로 이루어지며, 상기 외통과 내통 사이는 나선형의 열공기 이동통로가 설치되어 있고, 내통 내부안에는 1개의 회전축에 3방향으로 일렬로 수개의 받침대가 부착되며, 상기 일렬로 부착된 받침대 상부에 각 열 방향으로 1개씩 브래드 날개가 설치되어 3개의 교반날개로 이루어진 브래드 교반기와 상기 일렬로 부착된 교반 날개와 날개사이에 3개의 회전축이 설치되고 상기 회전축에 나선형 교반날개가 부착된 나선형 교반기가 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물 무공해 탄화처리 에너지 생산 시스템.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 열반응로의 내부에 설치되는 브래드형 교반기와 나선형교반기는 브래드형 교반기와 나선형 교반기가 동시에 동일방향으로 공전하면서, 나선형 교반기는 자전하며 교반하는 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물 무공해 탄화처리 에너지 생산 시스템.
8. 제 2 항 또는 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄화로는 외통과 내통으로 이루어지고, 내통과 외통 사이에 나선형의 열이동 통로가 조성되어 있고, 내통이 회전하도록 이루어져, 외통 외주면에 상기 열이동통로와 소통되게 연결된 수개의 열인입관과 수개의 폐열배출관이 부착되고, 내통 내부와 소통되게 가스배출관이 부착되며, 2개의 회전축에 각각 나선형 교반날개가 서로 역 진행방향으로 부착되고 탄화로 내통의 중심부 상부는 빈공간이 형성되게 탄화로 중심부의 하부에 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물 무공해 탄화처리 에너지 생산 시스템.
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