KR100891718B1 - 알디에프 원료의 불연성 물질 선별장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업폐기물의 재활용장치로서 알디에프(RDF) 원료의 불연성 물질 선별장치에 관한 것이다. 그의 구성은; 불연성물질(U)과 가연성 물질(F)이 혼재된 폐기물을 이송시키면서 분리하기 위한 것으로서, 피이송물이 이송중에 측면방향으로 미끄러지거나 굴러 떨어질 수 있도록 이송면(MF)이 측면방향으로 경사진 상태로 설치되는 벨트컨베어(1); 상대적으로 중량인 불연성 물질(U)은 통과시켜 떨어뜨리고 상대적으로 경량인 가연성 물질(F)은 떨어지지 않도록 저지하는 것으로서, 상기 이송면(MF) 위에 설치되는 체인커튼(3)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

폐기물고형연료, 재생연료 , 불연성분리, 불연성선별, 쓰레기선별, 폐기물선별, 알디에프(RDF)

Description

알디에프 원료의 불연성 물질 선별장치{Separation System for RDF Raw Material}

본 발명은 산업폐기물의 재활용장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비중이 큰 불연물( 돌, 콘크리트 덩어리, 벽돌, 타일, 유리병, 대형 나무토막 등)을 완전하게 분리시키는 구성의, 알디에프(RDF) 원료의 불연성 물질 선별장치에 관한 것이다.

최근 원유가 인상에 따라 쓰레기를 재활용하여 연료로 사용 할 수 있는 "폐기물 고형연료"(RDF: Refuse Delived Fuels, 이하 '알디에프' 또는 'RDF'라 약칭한다)에 대한 관심이 커지고 있다. 현재 전국적으로 발생하는 생활쓰레기를 포함 건설폐기물에 섞여 나오는 다량의 쓰레기, 각종 산업체로부터 배출되는 가연성 폐기물등, 'RDF'의 원재료로 쓸 수 있는 에너지원들이 완전히 분리되어 재활용 되지 못한채, 파쇄후 소각 되거나 그대로 매립되어지고 있는 실정이다. 이는 막대한 에너지원의 손실 일뿐 아니라 확보하기 어려운 최종 매립지의 사용기간의 단축, 토양오염의 촉진등 국가적으로도 심각한 문제를 야기 시키고 있다.

최근에 'RDF'에 대한 관심이 고조되면서 그와 관련한 기술개발을 서두르고 있음은 다행이 아닐 수 없다.

앞에서 언급한 바와 같이 'RDF'의 주 원료는 생활쓰레기와 건설폐기물에 섞여있는 쓰레기 및 각종 산업체에서 배출되는 가연성 폐기물들이 그 주종을 이룬다.

그러나 완전히 분리배출 되지 않는 경우가 많아서, 다량의 돌, 콘크리트 덩어리, 벽돌, 각종타일, 큰 나무토막, 철근등 금속물질 등의 불연성 고형물질들이 포함되어 있는 경우가 많아 'RDF' 생산 공정에서 완전히 분리 시켜야 한다.

이중 금속물질은 자력선별장치에 의하여 비교적 간단하게 분리시킬 수 있으나, 그 외의 불연물질을 분리하는 데는 많은 어려움을 겪고 있다.

위의 분리작업을 위해 현재까지 개발된 기술은 불로워를 이용한 풍력선별이나, 물을 이용하여 비중분리를 통한 선별방법 및 인력에 의한 수작업 선별 정도이다.

풍력선별의 경우, 이송 컨베어 끝단에 에어 블로워 및 닥트설비를 구성하고 컨베어에서 배출되어 낙하되는 원료물질(혼재된 쓰레기)을 일정 압력의 공기를 이용하여 불어서 날려 보내면서 비중차에 의한 날아가는 거리별로 불연물 및 가연물을 분리시키는 방법이다.

그러나 서로 얽혀진 상태의 쓰레기 특성상 효율적인 분리가 어려워 불연물질에도 다량의 가연성 물질이 섞여 배출되며, 또한 공기를 이용하여 날려 보낼 때 작은 흙, 모래입자 등에 의한 비산먼지 발생에 따른 대형의 집진시설이 필요하고, 비닐등 가벼운 물질이 집진시설의 필터등에 달라붙는 현상에 의하여 수시로 청소가 이루어 져야 하는 문제점이 있다.

물을 이용한 비중분리방식의 경우, 물속에 원료물질(혼재된 쓰레기)을 투하하여 비중차에 의한 무거운 물질은 물의 하부에서 분리배출 시키며, 가벼운 가연성물질은 수면에서 분리배출 시키는 방법이다.

비닐등의 선별에는 비교적 효율적이나, 물에 젖은 종이, 천 등은 불연물질과 같이 가라앉아서 분리 효율이 낮으며, 또한 물에 젖은 원자재(쓰레기)의 건조시설이 대형으로 필요하고, 비중분리에 사용되는 물의 정수처리 및 슬러지 처리에 필요한 폐수처리장치가 있어야 한다. 따라서 현재는 물을 이용한 비중분리방식은 거의 사용되지 않는 방법이다.

수작업에 의한 분리 방법은 넓은 평벨트 컨베어를 이용하여 원료물질(혼재된 쓰레기)을 넓게 펴서 천천히 보내면서 컨베어 양측면에 여러명의 작업자가 배치되어 수작업에 의한 선별을 하는 방식이며, 현재 가장 많이 사용되는 선별 방식이다.

그러나, 다수의 작업자에 대한 인건비 부담도 문제지만 열악한 작업환경에 노출되는 작업자들의 건강 문제등이 대두되고 있어 점점 부담이 커지고 있다.

현재까지 설치된 'RDF' 제조 시설의 운전중 문제점으로 지적되면서 가장 시급하게 기술개발이 이루어져야 되는 부분이 원재료 중에 혼재된 불연물의 완전한 분리기술이다.

외국에서 기술이 도입되어 설치된 'RDF' 제조시설에도 전처리 시설중 불연물 분리장치가 완전하지 못한 채 운전 되어지고 있다. 이는 선진국의 경우 수거 과정에서 이미 완전히 분리수거 되므로 인해서 전처리 과정에서 분리, 선별 장치가 필요하지 않기 때문이다. 그러나 국내에서 분리수거 되는 생활 쓰레기 중에는 아파트등 공동주택에서 수거되는 쓰레기는 분리수거가 되고 있지만 기타주택 및 공장등에서 배출되거나 건설폐기물과 섞여서 배출되는 페기물은 분리되지 못한채 수거되므로 인해서 전처리 과정에서 완전한 분리공정이 있어야 되지만 현재는 원형회전 스크린(트롬멜-Trommel)에 의해서 약 20~30mm 이하의 돌맹이와 흙 정도만 분리되고, 전자석 장치에 의하여 철근등 금속류만 분리되며, 나머지 불연물의 분리, 선별 작업은 수작업에 의존하는 현실이다.

수작업 장치에서 근무하는 작업자들은 쓰레기에서 발생하는 악취, 비산먼지, 수작업시 접촉되는 오물 및 세균등에 그대로 노출되어 열악한 근무환경에 처해 있는 현실이다.

또한 수작업시 미쳐 분리되지 못한 불연물에 의하여 2차 공정인 파쇄장치의 파쇄날이 파손 되거나 비정상 마모가 이루어져 파쇄날의 교환에 따르는 비용 및 교체시간에 따른 운전정지 시간 등 많은 비용이 발생되어 지고 있다.

또한, 고형연료의 사출장치(압출장치) 등에 무리를 주어 기계적인 마모 및 고장의 원인이 되고 있다.

또한 불연물이 RDF 생산물(폐기물 고형 연료)에 섞여 지므로 인해서 발열량의 저감 및 ASH(타고남은 회분) 의 증가에 따른 처리비용 증가 등 많은 문제점을 야기하고 있다.

이러한 여러 문제를 해결하기 위한 가장 확실한 방법이 전처리 과정에서 완전하게 불연물을 분리, 선별 시키는 방법이다.

이상 지적한 문제점들을 해결하고 효율적인 선별을 할 수 있도록 하기 위하여 다음의 과제를 해결하는 것이 본 발명의 목적이다.

첫째, 쓰레기를 선별하는 선별 작업자를 없애거나 최대한 줄일 수 있는 방법이 모색되어야 한다.

둘째, 선별 작업에 따른 2차 공해물질(비산먼지 및 폐수, 진동, 소음 등)의 발생이 없을 것이 요구된다.

셋째, 기계장치의 구조가 간단하고 운전이 쉬워 전문기술자가 없이도 운전될 수 있도록 하는 장치를 개발하는 것이다.

넷째, 혼재된 쓰레기의 성상 및 불연물의 종류 등에 따라서 간편한 조작으로 분리 효율 등을 조정이 가능한 장치를 개발하는 것이다.

다섯째, 혼재된 불연물중 크기에 따른 무게 차이가 별로 없어도 자체 비중에 따른 분리, 선별이 가능한 장치를 개발하는 것이다.

위와 같은 목적은, 불연성과 가연성 물질이 혼재된 폐기물을 이송시키면서 분리, 선별 시키는 방법으로서, 피이송물이 이송중에 측면방향으로 미끄러지거나 굴러 떨어질 수 있도록 이송면이 측면방향으로 경사진 상태로 설치되는 벨트컨베어; 상대적으로 중량의 피이송물은 통과시켜 떨어뜨리고 상대적으로 경량의 피이송물은 떨어지지 않도록 저지하는 것으로서, 상기 벨트컨베어를 따라 그의 이송면 위에 설치되는 체인커튼을 포함하는 것을 특징으로 하는 알디에프(RDF) 원료의 불연성 물질 선별장치에 의해 달성된다.

본 발명의 특징에 의하면, 상기 체인커튼은 상기 체인컨베어에 설치되어 상기 벨트컨베어와 같은 방향의 사선방향으로 이송된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 벨트컨베어는 실린더 및 경첩(Hinge)에 의해 경사 각도를 임의로 조절할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 벨트컨베어의 이송면 하부에 장착되는 것으로서, 벨트면을 국부적으로 밀어 올리면서 충격작용을 하도록 편심돌기가 돌출 형성된 캐리어로라(Carrier Roller)를 더 포함한다.

위에 지적한 여러 문제를 해결하기 위한 가장 확실한 방법이 전처리 과정에서 완전하게 불연물을 분리, 선별 시키는 방법이며, 본 발명에 의하면 그 방법이 제시되고 있다. 즉, 혼재된 폐기물을 1차로 회전 원형 스크린(Trommel-기존의 활성화된 기술,장치)을 통과 시켜 모래와 흙, 잔돌등을 배출 시킨후, 본 원에서 제시된 선별장치에 투입 시키면 불연물 및 대형 고형물을 완전하게 분리, 선별하게 되므로 위의 여러 문제점들을 해결 할 수 있다.

이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 더욱 상세하게 설명한다. 도 1은 본원의 전체 조립상태를 보여주는 선별장치의 개략적 측면구성도이며, 도 2는 단면도이다. 도 3은 작용상태를 도시하는 단면도이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예로서 불연물의 분리효과를 높이기 위한 캐리어로라가 설치된 상태의 단면구성도이다. 도 5는 캐리어로라의 사시도이다.

본원은 불연성 물질(U)과 가연성 물질(F)이 혼재된 폐기물을 측면으로 경사진 벨트컨베어(1)를 통과시키면서 경사에 의하여 무겁고 큰 물체를 측면방향으로 미끄러지거나 굴러 떨어뜨림으로써 가연성 물질(F)과 불연성 물질(U)을 분리하는 장치이다. 본 발명에서 불연성 물질(U)이라 함은 콘크리트덩어리, 석재, 석고보드 파편, 타일, 큰 나무토막 및 철재 등 상대적으로 중량인 물질을 일컫는다. 그리고 가연성 물질(F)이라 함은 지류(紙類), 섬유, 합성수지, 목재파편 등 상대적으로 경량인 물질을 일컫는다.

벨트컨베어(1)는 이송면을 따라 피이송물이 운반되도록 하는 널리 알려진 무 한궤도이다. 그러나 본 발명에서 벨트컨베어(1)의 이송면이 측면방향으로 기울어져 있다. 따라서 피이송물은 이송중에 측면방향으로 미끄러지거나 굴러 떨어지게 되어 있다. 피이송물은 가연성 물질(F)과 불연성 물질(U)이 혼재되어 있는 폐기물이다.

벨트컨베어(1)에 사용되는 이송벨트(1a)는 고무벨트를 사용하지 않고 미끄럼성이 좋은 피브이씨(PVC) 또는 폴리우레탄(poly urethan)을 소재로 하는 것이 바람직하다.

가연성 물질(F, 이하 '가연물'이라 함)이 불연성 물질(U, 이하 '불연물'이라 함)과 함께 미끄러지거나 굴러 떨어지는 것을 방지하기 위하여 벨트컨베어(1) 상부에 체인커튼(3)이 벨트컨베어(1)의 상면으로 늘어져 있도록 설치된다. 이 체인커튼(3)은 체인컨베어(2)를 따라 무한궤도식으로 이송하게끔 되어 있다. 그리고 체인컨베어(2)의 이송속도는 벨트컨베어(1)의 속도와 유사 또는 동일하게 설정된다. 바람직하게는 벨트컨베어(1)와 동일한 속도로 이송되게끔 하는 것이 추천된다. 늘어진 체인(3a)을 무한궤도식으로 이송시키기 위한 세부적 구성은 기존기술로 구성할 수 있으므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

아무튼 체인커튼(3) 및 체인컨베어(2)는 컨베어프레임 위에 설치될 수 있도록 체인커튼고정프레임(7)에 매달리는 형국으로 설치된다. 체인커튼(3)은 촘촘히 설치되는 다수의 링크체인(3a)으로 구성된다.

체인컨베어(2)에 매달린 체인커튼(3)에 의하여 가벼운 가연물은 벨트컨베어(1)에서 미끄러지거나 굴러 떨어지지 않게 된다. 또한 체인컨베어(2)를 벨트컨베어(1)와 같은 속도로 이송시킴으로써 가연물(F)이 벨트 컨베어(1)에서 이탈시키지 않게 하면서 벨트컨베어(1)를 타고 다음공정으로 운반되도록 한다. 즉, 상대적으로 경량인 가연물(F)은 체인커튼(3)의 중량을 이기지 못하고 벨트컨베어(1)를 따라 벨트컨베어(1)의 끝단까지 운반되는 것이다. 도 1에서 도면부호 11은 이송벨트(1a)의 처짐을 방지하기 위한 아이들롤러를 표현한 것이다.

도 3을 참조하면, 가연물(F)은 체인커튼(3)의 무게를 이기지 못하므로 인해서 벨트컨베어(1)를 타고 이송되어 다음 공정으로 보내진다. 그리고 불연물(U)은 체인 커튼(3)을 들어올리며 미끄러져 불연물 이송컨베어(4)에 의하여 미도시된 불연물 저장소로 이송된다. 그러므로 불연물 이송컨베어(4)는 벨트컨베어(1)의 측면 하부에 설치된다.

불연물(U)이 미끄러지면서 체인커튼(3)을 들어 올릴 때 그 열린 틈을 이용하여 가연물(F)이 같이 미끄러질 수 있다. 이러한 문제에 대하여, 체인컨베어(2)와 체인커튼(3)이 벨트컨베어(1)의 이송방향에 직각방향으로 2곳 이상 복수로 장착된다(도 2 참조). 결과적으로 가연물(F)은 특정 위치에서 체인커튼(3)을 통과하였더라도 무게에 따른 미끄러지는 속도가 다르게 되어 다음 단계에서는 걸리게끔 되어 있다.

체인커튼(3)을 구성하는 각 체인(3a)의 하단에는 웨이트(12, weight)를 매달아 놓을 수 있다. 이 웨이트(12)에 의해 경량인 가연물의 미끄러짐은 더욱 방지된다. 웨이트(12)의 구체적 중량은 상황에 따라 설계될 것이며 쉽게 탈부착이 가능하도록 할 수도 있다.

벨트컨베어(1)의 경사각도(A, 도 2 참조)는 상황에 따라 조정 또는 변경되 도록 함이 바람직하다. 즉, 혼재된 불연물(U)의 성상 및 특성에 의하여 경사각도(A)를 조절할 필요가 있으므로 경사각을 조절하는 실린더(5)와 경사각 조절의 기준이 되는 지지용 경첩(6, Hinge)이 설치된다. 실린더(5)는 유압장치 또는 압축공기를 이용할 수 있으며, 전기모터 장치에 의한 파워실린더(Power Cylinder)를 이용할 수 있다.

실린더(5)의 일단은 베이스프레임(8)에 연결되고 타단은 컨베어프레임(5)에 연결되어 길이 변환에 의한 경사각도 조절이 가능하게 된다.

이하 도 4 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.

본 실시예에 의하면, 불연물(U) 중에 시멘트 타일등 바닥표면적이 넓고 높이가 낮아 무게중심이 낮아서 미끄러짐이 덜한 경우에 대비하여 벨트의 무게를 받쳐주면서 진행시키는 캐리어 로라(21, Carrier Roller)가 이송벨트 저면에 밀착되는 위치에서 회전 가능하게 설치된다. 캐리어로라(21)에는 그의 길이방향을 따라 곳곳에 충격용 편심돌기(23)가 설치된다(도 5 참조). 캐리어로라(21)의 측부에는 이를 강제적으로 회전시켜주는 로라 구동용 스프로켓(22, Sprocket)을 설치한다. 체인구동에 의해 캐리어로라(21)를 구동시키면 편심돌기(23)가 이송벨트(1a)를 국부적으로 들어올리는 역할을 수행한다.

편심돌기(23)가 설치된 캐리어로라(21)를 이송벨트(1a)의 이송속도보다 빠르게 구동시키면 이송벨트(1a)를 국부적으로 들어 올리는 역할이 짧은 시간에 수행되며, 이송벨트 상면을 상부방향으로 툭툭 치면서 충격을 주는 현상이 발생한다. 이때 벨트 상면에 위치하고 있던 불연물(U)의 한쪽을 상부로 들어 올리는 작용이 일어나고 이작용의 충격에 의하여 이송벨트에 달라붙어서 진행하던 무게중심이 낮은 불연물에 대하여 무게중심의 변동을 주어 미끄러짐이 발생하게 되어 가연물(F)과 완전하게 분리되어 미끄러지면서 선별되어 불연물 이송컨베어(4)로 굴러 떨어지고 불연물이송컨베어(4)를 타고 별도의 불연물 저장소로 보내진다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 벨트컨베어(1)의 평면도가 도 6에 도시된다. 도시된 바와 같이, 캐리어로라(21)는 벨트컨베어(1)의 전체구간에 걸쳐 여러개가 일정한 간격으로 설치됨이 바람직하다. 그리고 편심돌기(23)의 위치를 인입부에서부터 이송 방향을 따라 하향 계단식으로 설치하면 무게중심이 낮아서 길게 미끄러지지 못하는 불연물도 조금씩 측면으로 미끄러지면서 벨트컨베어(1)를 벗어나기 이전에 이송벨트(1a)에서 분리 이탈되어 불연물이송컨베어(4)로 분리되어 진다.

도 1은 본원의 전체 조립상태를 보여주는 선별장치의 개략적 측면구성도이 며, 도 2는 단면도이다.

도 3은 작용상태를 도시하는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예로서 캐리어로라가 설치된 상태의 단면도이다.

도 5는 캐리어로라의 사시도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 벨트컨베어(1)의 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 ; 벨트컨베어 2 ; 체인컨베어

3 ; 체인커튼 4 ; 불연물이송컨베어

5 ; 실린더 12 ; 웨이트(weight)

21 ; 캐리어로라(Carrier Roller)

22 ; 스프로켓 23 ; 편심돌기

U ; 불연성 물질 F ; 가연성 물질

MF ; 이송면

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 불연성물질(U)과 가연성 물질(F)이 혼재된 폐기물을 이송시키면서 분리하기 위한 것으로서, 피이송물이 이송중에 측면방향으로 미끄러지거나 굴러 떨어질 수 있도록 이송면(MF)이 측면방향으로 경사진 상태로 설치되는 벨트컨베어(1); 상대적으로 중량인 불연성 물질(U)은 통과시켜 떨어뜨리고 상대적으로 경량인 가연성 물질(F)은 떨어지지 않도록 저지하는 것으로서, 상기 이송면(MF) 위에 설치되는 체인커튼(3)을 포함하는 알디에프 원료의 불연성 물질 선별장치에 있어서;

   상기 벨트컨베어(1)의 이송벨트(1a)의 하부에 설치되며, 길이방향을 따라 편심돌기(23)가 돌출 형성된 캐리어로라(21, Carrier Roller)가 이송면을 제공하는 상기 이송벨트(1a)의 저면에 더 장착되어 상기 이송벨트를 국부적으로 들어올려 충격작용을 하되;

   상기 캐리어로라(21)는 상기 벨트컨베어(1)의 전체구간에 걸쳐 여러개가 일정한 간격으로 설치되며; 상기 편심돌기(23)의 위치를 인입부에서부터 이송 방향을 따라 하향 계단식으로 설치되는 것을 특징으로 하는 알디에프 원료의 불연성 물질 선별장치.

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