KR100885805B1

KR100885805B1 - 고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로

Info

Publication number: KR100885805B1
Application number: KR1020080065235A
Authority: KR
Inventors: 윤기석
Original assignee: 윤기석
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2009-02-26

Abstract

본 발명은 외부공기를 유입시켜 고온의 열풍의 열풍에 의한 탄화관, 스크류, 스크류축, 외통체의 열변형에 의해 발생하는 종래 기술의 문제점을 해결하고, 외부공기에 의한 탄화관, 스크류축, 및 외통체 공냉시 열교환에 의해 예열된 공기를 탄화로로 공급시켜 열적으로 고효율인 공냉식 유기성 폐기물 탄화로를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 유기성 폐기물투입구(22)와 탄화물배출구(24)가 구비된 탄화관(20) 내부에 슬러지 이송수단(10)이 구비되고, 탄화관(20)과 외통체(30) 사이에 열풍이 통과하도록 형성된 공간부(40)에 열풍유입구(31)와 열풍배출구(32)가 구비된 유기성 폐기물 탄화로로서, 상기 공간부(40)에는 열풍유입구(31)와 열풍배출구(32)를 연결하는 나선형 열풍통과관(41)과, 외부공기투입구(35)와 예열공기배출구(36)를 연결하는 나선형 냉풍통과관(45)이 구비되어, 외부공기투입구(35)로 투입된 상기 열풍보다 저온인 외부공기는 나선형 냉풍통과관(45)을 통과하면서 탄화관(20)과 외통체(30)를 냉각시키면서 동시에 예열되고, 이렇게 예열된 공기는 배기라인(53)을 통해 연소로(60)로 공급되는 것을 특징으로 한다.

탄화로, 유기성 폐기물, 열풍

Description

고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로{Air Cooling Type High Efficiency Carbonizing Apparatus for Organic Waste}

본 발명은 고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 유기성 폐기물 탄화로에서 외부공기를 열풍과 분리되게 추가로 공간부에 유입시켜 열풍에 의해 가열된 탄화관과 외통체를 냉각시킴과 동시에, 그 외부공기는 고온의 탄화관, 외통체, 및 열풍과 열교환에 의해 예열된 후, 연소로로 공급되도록 하는 고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로에 관한 것이다.

일반적으로 음식물 쓰레기나 하·폐수슬러지 같은 유기성 폐기물은 함수율이 높아 부패하기 쉬우므로 그대로 땅속에 매립될 경우 침출수에 의한 토질오염과 지하수오염 등 심각한 환경오염을 유발할 수 있게 될 뿐 아니라 방대한 매립지를 필요로 하게 되며, 또 이러한 유기성 폐기물이 소각처리될 경우에는 다이옥신 등과 같은 대기오염물질이 발생될 우려가 있을 뿐만 아니라 함수량이 높은 유기성 폐기물을 소각시키기 위해서 다량의 연료가 소비되어야 했다.

이러한 유기성 폐기물의 매립 및 소각으로 인하여 유발되는 각종 문제점을 해소하기 위하여 유기성 폐기물을 탄화시켜 탄화물로서 재활용하고자 하는 방법이 안출된 바 있고, 그 선행기술로, 특허등록 제557676호 '유기성 폐기물 탄화방법 및 그 장치' 및 특허등록 제588085는 '유기성 폐기물 탄화로'가 제안된바, 이러한 종래기술은 탄화시 발생하는 건류가스를 연소로에서 제거함과 동시에 탄화장치에 필요한 열풍을 생성하기 위해 연소로에서 공기를 800 ~ 950℃에 이르게 가열하게 된다.

이러한 고온의 열풍이 탄화장치에 유입되어 탄화를 수행함에 따라 탄화관의 열변형과 처짐, 스크류가 및 스크류축의 열변형 및 처짐, 탄화로 자켓의 열변형 등의 문제점이 있어 고장을 일으키거나 전체적으로 탄화장치의 내구성을 저하시키는 문제점이 있었다.

또한 종래기술은 열풍유입구로 유입되는 고온의 열풍(800 ~ 950℃)이 슬러지를 탄화시키는데 머물지 않고 슬러지를 완전연소시켜 탄화 효율이 감소되고 악취, 가스의 발생이 증대되는 문제점이 있었다.

또한, 예열공기가 적정 수준의 산소 함유량을 갖는 상태에서 건류가스와 함 께 탄화로로 공급되게 하여 건류가스의 효율적인 연소가 가능한 공냉식 유기성 폐기물 탄화로를 제공하기 위한 것이다.

또한, 열풍유입구로 유입되는 고온의 열풍을 탄화에 적합한 온도로 냉각시켜 슬러지의 완전 연소를 방지되고 탄화 효율이 증대될 수 있는 공냉식 유기성 폐기물 탄화로를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유기성 폐기물투입구와 탄화물배출구가 구비된 탄화관 내부에 스크류축과 스크류날개를 포함하는 슬러지 이송수단이 구비되고, 탄화관과 외통체 사이에 열풍이 통과하는 공간부가 존재하고, 상기 공간부에 열풍의 유출입을 제공하기 위한 열풍유입구와 열풍배출구가 구비된 유기성 폐기물 탄화로에 있어서, 상기 공간부에는 열풍유입구와 열풍배출구를 연결하는 나선형 열풍통과관과, 외부공기투입구와 예열공기배출구를 연결하는 나선형 냉풍통과관이 구비되어, 외부공기투입구로 투입된 상기 열풍보다 저온인 외부공기는 나선형 냉풍통과관을 통과하면서 탄화관과 외통체를 냉각시키면서 동시에 예열되고, 이렇게 예열된 공기는 배기라인을 통해 연소로로 공급되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 경우 종래 기술의 문제점이 해결되며, 외부공기를 유입시켜 고온의 열풍의 열풍에 의한 탄화관, 스크류, 스크류축, 외통체의 열변형에 의해 발생하는 종래 기술의 문제점을 해결하고, 외부공기에 의한 탄화관, 스크류축, 및 외통체 공냉시 열교환에 의해 예열된 공기를 탄화로로 공급시켜 열적으로 고효율인 공냉식 유기성 폐기물 탄화로가 제공된다.

또한, 예열공기가 적정 수준의 산소 함유량을 갖는 상태에서 건류가스와 하께 탄화로로 공급되게 하여 건류가스의 효율적인 연소가 가능한 공냉식 유기성 폐기물 탄화로가 제공된다.

열풍유입구로 유입되는 고온의 열풍을 탄화에 적합한 온도로 냉각시켜 슬러지의 완전 연소를 방지되고 탄화 효율이 증대되는 공냉식 유기성 폐기물 탄화로가 제공된다.

이하 첨부한 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.

도면부호 100은 유기성 폐기물 탄화로로서, 유기성 폐기물투입구(22)와 탄화물배출구(24)가 형성된 탄화관(20)의 내부에 별도의 구동수단에 의하여 회전하도록 스크류축(12) 및 스크류날개(14)를 갖는 슬러지 이송수단(10)을 구비하며, 상기 탄화관(20)과 탄화관(20)의 둘레에 구비하는 외통체(30) 사이에 열풍이 통과하는 공간부(40)를 형성하고, 상기 공간부(40)에 열풍의 유출입을 제공하기 위한 열풍유입구(31)와 열풍배출구(32)를 구비한다.

상기 공간부(40)에는 열풍유입구(31)와 열풍배출구(32)를 연결하는 나선형 열풍통과관(41)과, 외부공기투입구(35)와 예열공기배출구(36)를 연결하는 나선형 냉풍통과관(45)이 각각 구비된다.

또한, 상기 외부공기투입구(35)로 투입된 상기 열풍보다 저온인 외부공기는 나선형 냉풍통과관(45)을 통과하면서 탄화관(20)과 외통체(30)를 냉각시키면서 동시에 예열되고, 이렇게 예열된 공기는 배기라인(53)을 통해 연소로(60)로 공급된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유기성 폐기물 탄화로에서 열풍통과관의 나선과 냉풍통과관의 나선이 길이방향으로 교대로 형성되는 것을 보이는 절개 사시도이다.

열풍통과관(41)의 나선과 냉풍통과관(45)의 나선은 길이방향으로 교대로 형성됨이 바람직하다.

상기 열풍유입구(31)로 유입되는 열풍의 온도는 800 ~ 950℃이고, 상기 외부공기투입구(35)로 투입된 외부공기는 상기 냉풍통과관(45)을 통과하면서 200 ~ 350℃로 예열되어 예열공기배출구(36)로 배출됨이 바람직하다.

열풍이 냉풍통과관(45)을 통하면서 200 ~ 350℃로 상승할 때, 열풍유입구로 유입되는 고온의 열풍(800 ~ 950℃)이 탄화에 적합한 온도(대략 400 ~ 600℃)로 냉각시켜 슬러지의 완전 연소를 방지되고 탄화 효율이 증대된다. 전술한 온도 범위는 단위시간당 공급되는 열풍의 량과 외기의 량이 같다고 가정했을 때 더 효과를 발휘한다. 공급되는 열풍 량과 외기 량이 같다고 가정할 때, 열풍이 냉풍통과관(45)을 통하면서 350℃ 이상으로 상승하면 열풍이 과냉각되어 탄화를 제대로 수행할 수 없게 되고, 200℃를 넘지 못하였을 때는 탄화효율 증대 및 에너지의 효율적 활용 측 면에서 유리한 효과가 감소할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.

열풍통과관(41)의 외주면과 외통체(30)의 내주면 간에는 서브-냉풍통과홈(46)이 구비되고, 냉풍통과관(45)의 냉풍이 서브-냉풍통과홈(46)으로 유입되어 열풍통과관(41)의 외주면(41a)을 바라보는 외통체(30)의 내주면(30a)을 냉각할 수 있도록 구성된다.

그리고 상기 탄화관(20)과 연통되는 다수의 분기관(74)을 통해 연결된 건류수집통(73)을 구비하고 건류가스 수집통(73)의 외측에 형성한 건류가스배출구(71)는 관형상이며 복수로 구성되어 배기라인(53)과 연결되어, 탄화관(20)으로부터 수집된 건류가스는 건류가스 수집통(73)을 거친 후 배기라인(53)으로 합류되어 예열공기배출구(36)로 배출되는 예열공기와 함께 연소로(60)로 공급됨이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유기성 폐기물 탄화로의 슬러지 이송수단의 구조를 보이는 사시도이다.

스크류축(12)과 상기 스크류축(12)의 외주변에 구비되는 나선형 스크류날개(14)로 구성되는 슬러지 이송수단(10)은 스크류날개(14) 사이를 "ㄴ"자형의 교반대(15)가 용접 결합된다.

또한, 펌프에 의해 공급된 냉수가 고온의 스크류축(12)을 냉각할 수 있도록 상기 스크류축(12)은 중공의 실린더형으로서 내부에 냉각수통로(13)가 구비될 수 있다.

도 5는 본 발명에서 분기관의 다른 실시예에 따른 구성도로,

상기 탄화관(20)과 연통되는 다수의 분기관(74)에는 분진이나 타르 등을 제거할 수 있도록 수납공간부(75)를 형성하여 수납공간부(75)에 한측에 형성한 개폐판(77)을 통해 입출할 수 있도록 하는 수집망체(76)를 구비하여 탄화관(20)에 분기관(74)을 통해 건류가스 수집통(73)으로 배기되는 건류가스에 포함되는 분진이나 타르가 수납공간부(75)에 구비된 수집망체(76)에 포집할 수 있고 개폐판(77)을 통해 꺼내어 소재할 수 있는 것이다.

도 6은 본 발명에서 콜드크립의 설치상태를 보인 구성도로,

탄화관(20)의 어느 한 측에 탄화관(20)의 내부와 연통되도록 연통관(81)으로 연결되는 콜드트립(80)을 구비하여 탄화관(20)의 내부에 발생하는 수증기로 인하여 압력팽창을 감소시키도록 콜드트립(80)의 내부에 순환수가 지그재그로 흐르는 열교환수단에 의하여 탄화관(20) 내부에 발생되는 고열의 가스가 접촉되어 응축되면서 압력이 저하되는 작용으로 탄화관(20) 내의 압력을 감소시키는 기능을 수행하도록 한 것이며, 응축과정에서 발생하는 응축수는 콜드트립(80)의 한측에 형성한 배수공을 통해 외부로 배수되도록 이루어진다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로의 작용에 대해 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로(100)에 있어서, 외부공기투입구(35)로 투입된 열풍보다 저온인 외부공기는 나선형 냉풍통과관(45)을 통과하면서 탄화관(20)과 외통체(30)를 냉각시키면서 동시에 예열되고, 이렇게 예열된 공기는 제1배관(53)을 통해 연소로(60)로 공급된다.

이렇게 외부공기를 열풍과 분리되게 추가로 공간부(40)에 유입시켜 열풍에 의해 가열된 탄화관(20)과 외통체(30)를 냉각시킴과 동시에, 그 외부공기는 고온의 탄화관(20), 외통체(30), 및 열풍과 열교환에 의해 예열된 후, 연소로(60)로 공급되는 것이 특징이다.

냉풍통과관(45)의 냉풍은 서브-냉풍통과홈(46)으로 유입되어 열풍통과관(41)의 외주면(41a)을 바라보는 외통체(30)의 내주면(30a)을 냉각한다. 스크류축(12)은 중공의 실린더형으로서 내부에 냉각수통로(13)가 구비되어 펌프에 의해 공급된 냉수가 고온의 스크류축(12)을 냉각하는 작용을 한다.

본 발명은 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다양한 수정과 변형이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로의 구성을 설명하기 위한 구성도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유기성 폐기물 탄화로의 열풍통과관(41)의 나선과 냉풍통과관의 나선이 길이방향으로 교대로 형성되는 것을 보이는 절개 사시도,

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로의 구성을 설명하기 위한 구성도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유기성 폐기물 탄화로의 이송수단의 구조를 보이는 사시도.

도 5는 본 발명에서 분기관의 다른 실시예에 따른 구성도

도 6은 본 발명에서 콜드크립의 설치상태를 보인 구성도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 이송수단 12 : 스크류축

13 : 냉각수통로 14 : 스크류날개

15 : 교반대 20 : 탄화관

22 : 유기성 폐기물투입구 24 : 탄화물배출구

30 : 외통체 30a : 내주면

31 : 열풍유입구 32 : 열풍배출구

35 : 외부공기투입구 36 : 예열공기배출구

40 : 공간부 41 : 열풍통과관

41a : 외주면 45 : 냉풍통과관

46 : 서브-냉풍통과홈 53 : 배기라인

60 : 연소로 71 : 건류가스배출구

73 : 건류수집통 74: 분기관

75: 수납공간부 76: 수집망체

Claims

유기성 폐기물투입구(22)와 탄화물배출구(24)가 구비된 탄화관(20) 내부에 슬러지 이송수단(10)이 구비되고, 탄화관(20)과 외통체(30) 사이에 열풍이 통과하도록 형성된 공간부(40)에 열풍유입구(31)와 열풍배출구(32)가 구비된 유기성 폐기물 탄화로(100)에 있어서,

상기 공간부(40)에는 열풍유입구(31)와 열풍배출구(32)를 연결하는 나선형 열풍통과관(41)과, 외부공기투입구(35)와 예열공기배출구(36)를 연결하는 나선형 냉풍통과관(45)이 구비되어, 외부공기투입구(35)로 투입된 상기 열풍보다 저온인 외부공기는 나선형 냉풍통과관(45)을 통과하면서 탄화관(20)과 외통체(30)를 냉각시키면서 동시에 예열되고, 이렇게 예열된 공기는 배기라인(53)을 통해 연소로(60)로 공급되는 것을 특징으로 하는 고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로.
제1항에 있어서,

상기 열풍통과관(41)의 나선과 냉풍통과관(45)의 나선은 길이방향으로 교대로 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로.
제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 열풍통과관(41)의 외주면과 외통체(30)의 내주면 간에는 서브-냉풍통과홈(46)이 구비되고, 냉풍통과관(45)의 냉풍이 서브-냉풍통과홈(46)으로 유입되어 열풍통과관(41)의 외주면(41a)을 바라보는 외통체(30)의 내주면(30a)을 냉각할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로.
제1항에 있어서,

상기 탄화관(20) 내부의 건류가스는 분기관(74) 및 건류가스 수집통(73)을 거쳐 배기라인(53)으로 합류되어 예열공기배출구(36)로 배출되는 예열공기와 함께 연소로(60)로 공급되는 것을 특징으로 하는 고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로.
제4항에 있어서,

상기 분기관(74)에는 분진이나 타르 등을 제거할 수 있도록 수납공간부(75)를 형성하여 수납공간부(75)에 한측에 형성한 개폐판(77)을 통해 입출할 수 있도록 하는 수집망체(76)를 구비함을 특징으로 고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로.
제1항에 있어서,

상기 슬러지 이송수단(10)의 스크류날개(14) 사이에 "ㄴ"자형의 교반대(15)가 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로.
제1항 및 제6항의 어느 한 항에 있어서,

상기 슬러지 이송수단을 구성하는 스크류축(12)의 내부에 냉각수통로(13)를 형성하여 펌프에 의해 공급된 냉수가 고온의 스크류축(12)을 냉각할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로.
제1항에 있어서,

상기 탄화관(20)의 어느 한 측에 탄화관(20)의 내부에 발생하는 수증기로 인하여 압력팽창을 감소시키도록 내부에 순환수가 지그재그로 흐르는 열교환수단을 갖는 콜드트립(80)를 구비함을 특징으로 하는 고효율 공냉식 유기성 폐기물 탄화로.
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