KR100978390B1 - 열분해를 이용한 에너지 회수장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐품이나 폐자재를 열분해하여 기름을 얻는 열분해를 이용한 에너지 회수장치에 있어서, 전면, 배면, 양 측면, 천장 및 바닥이 단열층을 포함하여 다중의 벽면으로 구축되는 재생로; 재생로 내부의 공간이 상부 및 하부로 구획되게 하되 중간 부분을 기점으로 양쪽의 측면을 향할수록 그 높이가 점차 낮아지는 한편 전후방향으로는 하나 이상의 산과 골이 형성된 히트 플레이트; 히트 플레이트 하측의 공간으로 재생로의 측면 측에 설치된 버너에 의해서 가열되는 히팅 챔버; 히트 플레이트 상측의 공간으로 재생로의 전면 또는 배면의 상부에 설치된 재생원료 투입구를 통해 투입된 재생원료가 주위에서 전달되는 고열에 의해서 열분해가 실현되는 열분해 챔버; 히팅 챔버 내로부터 유도된 화기가 재생로의 전면과 배면의 벽면 내측을 따라 하측에서 상측을 향해 지그재그 상으로 흐른 후 설정 압력 이하에서는 다시 히팅 챔버로 복귀되게 하는 한편 설정 압력 이상에서는 외부로 배출이 되게 재생로의 전면과 배면의 벽면 내측에 미로 형태로 설치되는 히팅 파이프 라인; 재생원료 투입구로부터 투입된 재생원료가 고루 흩어지게 재생원료 투입구 하측의 열분해 챔버의 내부에 전후방향으로 다수의 로터리가 가로질러 설치되는 로터리 수단; 히트 플레이트의 골을 따라 길게 설치되되 양쪽 측면 측에서 중간 부분 측으로 잔류물이 이송되게 회전 동작이 되는 잔류물 1차 이송 스크루가 설치되고 양쪽의 잔류물 1차 이송 스크루를 통해서 히트 플레이트의 중간 부분 측으로 이송된 잔류물이 하강이 되어 합쳐지게 히팅 챔버의 내부에 별도의 공간으로 잔류물 호퍼가 설 치되는 한편 잔류물 호퍼에 쌓인 잔류물이 재생로의 외부로 배출되게 잔류물 호퍼로부터 재생로의 외부에 이르기까지 잔류물 2차 이송 스크루가 설치된 잔류물 배출수단; 및 열분해 챔버 내에서 재생원료가 열분해가 되면서 발생하게 된 증기 상태의 추출물을 공급받아 열교환 되게 하여 액체 상태의 재생유가 추출되게 재생로의 외부 측에 별도로 설치되는 응집수단; 을 포함하여 구성이 이루어진다.
폐품, 열분해, 재생유, 가열, 에너지, 회수
Description
본 발명은 열분해를 이용한 에너지 회수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고온의 열분해 챔버 내부에서 각종의 폐품 또는 폐자재들을 열분해 시켜 유용한 에너지(기름)를 추출되게 하는 과정에서 열분해 챔버 내부로 열이 고르게 전달되게 할 뿐만 아니라 열분해가 된 후의 잔류물들이 배출되는 과정에서 열손실이 없고 불완전 열분해 잔류물의 배출이 줄도록 하기 위한 열분해를 이용한 에너지 회수장치(PER : Pyrolytic Energy Recovery)에 관한 것이다.
산업기술의 발달과 함께 많은 종류의 공업 생산품들이 화석연료를 주원료로 하는 합성수지 등으로 제작되고 있는 한편 에너지 소비량이 증가 됨에 따라서 화석연료가 고갈될 시점이 점점 다가오고 있다. 한편, 합성수지 등으로 제작된 공업생산품이 폐기되는 과정에서 발생이 되는 많은 량의 쓰레기들로 인하여 환경오염은 점점 심각해지고 있는 실정이다. 따라서, 범지구적인 차원에서 에너지 절약의 실천과 함께 재활용 가능한 모든 폐품에 대하여 분리 수거를 규제할 정도에 이르게 되었다.
본 출원인은 전술한 제반 사정을 고려하여 에너지절약 및 폐품의 재활용 측 면에서 고온의 열분해 챔버 내부에서 폐품들이 열분해가 되는 과정에서 유용한 재생유를 추출하는 장치들을 개발하는데 심혈을 기울인 결과로 그동안 여러 건의 특허를 대한민국 특허청에 출원하게 되었다. 본 출원인이 개발한 열분해를 이용한 에너지 회수장치와 관련된 기술들로는 대한민국특허청 공개번호 10-2007-0047270호의 '폐원료 열분해유 재생장치' 및 대한민국특허청 공개번호 10-2007-0053193호의 '폐원료 열분해유 재생장치' 등이 있다.
전술한 바와 같은 종래 열분해를 이용한 에너지 회수장치들에 의하면 열분해 챔버 내부로 투입된 재생원료(폐품 또는 폐원료)들이 버너에서 가열된 고온의 열이 간접적으로 전달되는 과정에서 열분해가 이루어지고, 열분해가 되는 과정에서 발생하게 된 증기 상태의 추출물들이 냉각되는 과정에서 응축이 이루어지는 한편 열분해가 된 후의 잔류물들은 열분해 챔버 하측에 스크루 타입으로 설치된 잔류물 배출수단에 의해서 배출이 이루어지게 된다.
한편, 본 출원인은 전술한 예와 같은 열분해를 이용한 에너지 회수장치 이외에도 더욱 개선된 형태의 열분해를 이용한 에너지 회수장치를 개발하여 대한민국특허청에 출원을 한 사실이 있다. 그 예들로는, 대한민국특허청 출원번호 10-2008-27437호, 출원번호 10-2008-27438호 및 출원번호 10-2008-27439호 등이 있다.
전술한 다수의 공개된 특허 및 다수의 출원 중인 특허에서 알 수 있듯이, 본 출원인은 폐품 또는 폐자재로부터 유용한 기름을 효율적으로 얻기 위하여 열분해 챔버 내부로 폐품 또는 폐자재 등의 재생원료를 투입시킨 상태에서 열분해 챔버 주변이 고온의 열에 간접적으로 노출되게 함에 따라서 열분해가 이루어질 수 있도록 하는 열분해를 이용한 에너지 회수장치 및 그 주변장치들의 개발 및 개선에 많은 투자를 하고 있는 상태에 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 제반 사정을 고려하여 창안된 것으로서, 고온의 열분해 챔버 내부에서 각종의 폐품 또는 폐자재들을 열분해를 시켜 유용한 기름이 추출되게 하는 과정에서 폐품 또는 폐자재 등의 재생원료가 투입된 열분해 챔버 주변에 버너의 열이 더욱 효율적으로 전달되게 하기 위한 열분해를 이용한 에너지 회수장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 고온의 열분해 챔버 내부에서 각종의 폐품 또는 폐자재 등의 재생원료가 투입된 열분해 챔버 벽면을 따라 흐르는 버너의 열이 일정 압력 이하에서는 재순환되도록 함에 따라서 버너의 가동에 소모되는 에너지의 손실을 줄일 수 있는 열분해를 이용한 에너지 회수장치를 제공하는 데 있다.
아울러, 본 발명의 다른 목적은 고온의 열분해 챔버 내부에서 각종의 폐품 또는 폐자재들을 열분해를 시켜 유용한 기름이 추출되게 하는 과정에서 폐품 또는 폐자재 등의 재생원료가 열분해가 된 후의 잔류물이 외부로 배출이 될 때에 열손실이 줄 뿐만 아니라 불완전 열분해된 재생원료 또는 잔류물이 열분해 챔버 밖으로 배출되는 현상이 줄 수 있도록 한 열분해를 이용한 에너지 회수장치를 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명은 폐품이나 폐자재를 열분해하여 기름을 얻는 열분해를 이용한 에너지 회수장치에 있어서, 전면, 배면, 양 측면, 천장 및 바닥이 단열층을 포함하여 다중의 벽면으로 구축되는 재생로; 재생로 내부의 공간이 상부 및 하부로 구획되게 하되 중간 부분을 기점으로 양쪽의 측면을 향할수록 그 높이가 점차 낮아지는 한편 전후방향으로는 하나 이상의 산과 골이 형성된 히트 플레이트; 히트 플레이트 하측의 공간으로 재생로의 측면 측에 설치된 버너에 의해서 가열되는 히팅 챔버; 히트 플레이트 상측의 공간으로 재생로의 전면 또는 배면의 상부에 설치된 재생원료 투입구를 통해 투입된 재생원료가 주위에서 전달되는 고열에 의해서 열분해가 실현되는 열분해 챔버; 히팅 챔버 내로부터 유도된 화기가 재생로의 전면과 배면의 벽면 내측을 따라 하측에서 상측을 향해 지그재그 상으로 흐른 후 설정 압력 이하에서는 다시 히팅 챔버로 복귀되게 하는 한편 설정 압력 이상에서는 외부로 배출이 되게 재생로의 전면과 배면의 벽면 내측에 미로 형태로 설치되는 히팅 파이프 라인; 재생원료 투입구로부터 투입된 재생원료가 고루 흩어지게 재생원료 투입구 하측의 열분해 챔버의 내부에 전후방향으로 다수의 로터리가 가로질러 설치되는 로터리 수단; 히트 플레이트의 골을 따라 길게 설치되되 양쪽 측면 측에서 중간 부분 측으로 잔류물이 이송되게 회전 동작이 되는 잔류물 1차 이송 스크루가 설치되고 양쪽의 잔류물 1차 이송 스크루를 통해서 히트 플레이트의 중간 부분 측으로 이송된 잔류물이 하강이 되어 합쳐지게 히팅 챔버의 내부에 별도의 공간으로 잔류물 호퍼가 설치되는 한편 잔류물 호퍼에 쌓인 잔류물이 재생로의 외부로 배출되게 잔류물 호퍼로부터 재생로 의 외부에 이르기까지 잔류물 2차 이송 스크루가 설치된 잔류물 배출수단; 및 열분해 챔버 내에서 재생원료가 열분해가 되면서 발생하게 된 증기 상태의 추출물을 공급받아 열교환 되게 하여 액체 상태의 재생유가 추출되게 재생로의 외부 측에 별도로 설치되는 응집수단; 을 포함하여 구성이 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치에서 재생로의 벽면은 내화벽돌 또는 황토로 쌓인 단열층, 단열층의 내부를 일정 두께로 감싸는 내부층 및 단열층의 외부를 일정 두께로 감싸는 외부층으로 구축되되 내부층 및 외부층은 각각 압력용기용 단조강(SB42)으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치에서 재생로의 전면 및 배면 측에 설치되는 히팅 파이프 라인은 그 선단이 각각 재생로의 양쪽 측면 외부에 설치되는 화기 유도관을 통해서 히팅 챔버와 연결되는 한편 히팅 파이프 라인의 선단에는 화기 유도관을 통해 입력된 화기가 히팅 파이프 라인 측으로 강하게 흐르게 하기 위한 송풍기가 설치되되, 히팅 파이프 라인은 유입된 화기가 하측에서 상측을 향해 흐르는 과정에서 방향이 번갈아 교체되게 지그재그 형태로 배관이 되는 상향 구간과 상향 구간의 끝단에서부터 히팅 챔버에 이르기까지 수직 형태로 배관이 되는 수직 구간이 상호 연통이 되게 형성되는 한편 상향 구간과 하향 구간의 경계가 되는 지점에는 화기의 배출을 위한 배기구가 재생로의 상측 외부를 향해 배관이 되되 배기구 상에는 일정 압력에 의해 개폐동작이 되는 압력조절기가 설치된다.
그리고 본 발명에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치에서 로터리 수단의 로터리는 재생로의 양쪽에 설치된 재생원료 투입구 하측에 상하방향으로 일정 간격을 두고 다층으로 형성되는 한편 각 층은 복수의 로터리로 배열되되 중간층에 배열되는 로터리들은 상층에 배열되는 로터리들에 비하여 하나 더 배열되어 중간층의 로터리와 로터리 사이의 상측에 상층의 로터리가 배열된 구조로 이루어진다.
한편, 본 발명에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치에서 응집수단은 재생로의 양쪽에 응집기가 쌍으로 형성되되 기체 상태의 추출물이 통과되는 응집기의 둘레에는 하측에서 상측을 향해 냉각수가 통과되는 다층의 열교환기가 설치된다.
또한, 본 발명에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치에서 잔류물 호퍼는 히팅 챔버가 양쪽으로 분할되게 설치된다.
아울러, 본 발명에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치에서 잔류물 1차 이송 스크루의 길이방향 중간 부분 상측에는 재생로의 정면 및 배면의 벽면 사이를 가로지르는 로터리가 더 설치되되 로터리 상에는 히트 플레이트의 골 부분에 쌓이는 잔류물이 휘저어져 잔류물 1차 이송 스크루를 통한 잔류물의 배출이 원활하게 그 회전반경이 히트 플레이트의 골 부분 표면에 근접하게 되는 블레이드가 더 고정 설치된다.
본 발명의 일 실시 예에 의해서 구성된 열분해를 이용한 에너지 회수장치에 따르면 고온의 열분해 챔버 내부에서 각종의 폐품 또는 폐자재 등의 재생원료가 투입된 열분해 챔버 주변에 버너의 열이 더욱 효율적으로 전달되게 됨에 따라서 열분해 챔버 내부에서 재생원료가 열분해 되는 효율이 크게 향상될 수 있는 장점이 있 다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의해서 구성된 열분해를 이용한 에너지 회수장치에 따르면 고온의 열분해 챔버 내부에서 각종의 폐품 또는 폐자재 등의 재생원료가 투입된 열분해 챔버 벽면을 따라 흐르는 버너의 열이 일정 압력 이하일 경우에는 히팅 챔버로 재순환이 됨에 따라서 버너의 가동에 소요되는 에너지의 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시 예에 의해서 구성된 열분해를 이용한 에너지 회수장치에 따르면 고온의 열분해 챔버 내부에서 각종의 폐품 또는 폐자재들을 열분해를 시켜 유용한 재생유가 추출되게 하는 과정에서 폐품 또는 폐자재 등의 재생원료가 열분해가 된 후의 잔류물이 외부로 배출이 될 때에 열손실을 줄어들 뿐만 아니라 불완전 분해된 잔류물이 열분해 챔버 밖으로 배출이 되는 것을 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시 예에 대해서 첨부된 도면을 참조하면서 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치의 정면 구성도, 도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치 재생로의 평면도, 도 3 은 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치의 단면 구성도, 도 4 는 도 3 에 표시된 A-A선 단면도, 도 5 는 도 3 에 표시된 B-B선 단면도이다.
도면 중에 표시되는 도면부호 100 은 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치를 지시하는 것이며, 도면부호 200은 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치의 재생로를 지시하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치(100)는 도면에 도시된 바와 같이 재생로(200)를 중심으로 그 내부 및 외부에 설치되는 다수의 구성요소들의 유기적인 조합으로 구성이 이루어진다. 즉, 열분해를 이용한 에너지 회수장치(100)는 내부에 설치된 히트 플레이트(210)를 기준으로 내부 공간이 크게 히팅 챔버(220)와 열분해 챔버(230)로 분할된 재생로(200), 히팅 챔버(220) 내부의 열이 열분해 챔버(230)를 감싸는 주변으로 공급될 수 있게 전면 및 배면의 벽면에 근접 설치되는 히팅 파이프 라인(300), 상기 열분해 챔버(230)의 내부에 설치되어 열분해 챔버(230)로 투입되는 재생원료가 잘게 잘리고 흩어지게 하기 위한 로터리 수단(400), 열분해 챔버(230) 내부에서 열분해가 된 후의 잔류물의 배출이 이루어지게 열분해 챔버(230)의 하측 및 히팅 챔버(220)의 하측 상에 설치되는 잔류물 배출수단(500) 및 열분해 챔버(230)에서 고온의 열에 의해 열분해가 되어 생성된 증기 상태의 추출물이 열교환 되게 하여 액체 상태의 재생유가 추출되게 하는 응집수단(600) 등의 구성요소를 기본적으로 포함하여 구성이 이루어진다.
도 1 에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치(100)의 재생로(200) 주변에는 전술한 응집수단(600)의 일부 구성요소인 열교환기(620)에서 사용되는 냉각수의 냉각 및 공급을 위한 워터 탱크(630), 워 터 쿨러(640), 쿨링 타워(650) 등의 주변 장치들이 설치될 수 있다. 한편, 재생로(200)의 둘레 상에는 주변 장치들의 유지 보수를 위해서 작업자들의 통행이 가능할 수 있도록 하기 위한 플랫폼(110) 및 스텝(120) 등이 설치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 재생로(200)는 전면, 배면, 양 측면, 천장 및 바닥이 두꺼운 벽면으로 이루어지되 외부에 비하여 상대적으로 고온에 노출되는 내부 공간의 열이 외부로 방열이 되는 것이 차단될 수 있도록 각 측의 벽면은 단열층을 포함한 다중의 벽으로 구축된다. 재생로(200)의 벽면은 내화벽돌 또는 황토 등으로 쌓인 중간의 단열층을 기준으로 단열층의 내부 및 외부를 이루는 내부층 및 외부층은 일정 두께의 철판으로 이루어질 수 있다. 특히, 재생로(200)의 내부 공간인 히팅 챔버(220) 및 열분해 챔버(230)가 고온에 노출되는 점을 감안할 때, 벽면을 이루는 내부층 및 외부층은 압력용기용 단조강(SB42) 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 예에 따른 재생로(200)의 내부 공간이 히팅 챔버(220)와 열분해 챔버(230)로 구획되게 하는 히트 플레이트(210)는 재생로(200)의 내부 중간 하부 측에 설치되는 일정 두께의 철판으로써 그 단면의 형태는 평면의 형태로 이루어지기보다는 도면에 도시된 바와 같이 재생로(200)의 중간 부분을 기점으로 양쪽의 측면을 향할수록 그 높이가 낮아지는 한편 전후방향으로는 하나 이상의 산과 골이 있는 굴곡진 형태로 이루어진다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 히트 플레이트(210)는 그 전후방향의 중간 부분을 기점으로 해서 전방과 후방에 각각 하나씩의 골이 있는 형태로 굴곡진 형태로 이루어진다. 히트 플레이트(210)의 골 부분에는 뒤에서 다시 설명이 이루어지겠지만 잔류물 배출수단(500)의 잔류물 1차 이송 스크루(510)가 골의 길이방향으로 길게 설치된다.
그리고, 히팅 챔버(220)의 내부가 고온의 상태가 유지될 수 있도록 하기 위해서 재생로(200)의 양쪽 측면의 외부에는 각각 버너(240)가 설치되고, 이 버너(240)에서 발생하게 되는 화기는 히팅 챔버(220) 내부로 유입되게 된다. 한편, 히팅 챔버(220)는 도 3 에 도시된 바와 같이 잔류물 배출수단(500)의 일부 구성요소인 잔류물 호퍼(520)에 의해서 양쪽으로 분리된 구조로 형성될 경우, 각 측면에 설치된 버너(240)는 해당 측의 히팅 챔버(220) 및 히팅 파이프 라인(300)에 화기를 공급하게 된다.
본 발명의 실시 예에서는 히팅 챔버(220) 내부의 화기가 히팅 파이프 라인(300) 측으로 공급될 수 있도록 하기 위해서 히팅 파이프 라인(300)이 시작되는 구간과 히팅 챔버(220) 사이에는 화기 유도관(222)이 배관 설치되는 한편 화기 유도관(222)을 통해서 유도된 화기가 히팅 파이프 라인(300) 측으로 강하게 유입되도록 하기 위해서 히팅 파이프 라인(300)의 선단 측에는 송풍기(224)가 설치된다.
본 발명에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치(100)에서는 열분해 챔버(230) 내부로 폐품 또는 폐기물 등의 재생원료가 투입될 수 있도록 재생로(200)의 양쪽 상부 측에 재생원료 투입구(250)가 설치된다. 재생원료 투입구(250)의 외부 측에는 폐품 또는 폐기물 등의 재생원료가 소정의 공정을 통해서 압축이 된 상태로 투입될 수 있게 압축 실린더(252) 및 피스톤(254) 등이 설치된다. 그리고 압축 실린더(252)의 상부 측에는 호이스트(130) 등의 승강 수단을 통해서 운반된 재생원료가 압축 실린더(252) 내로 원활히 투입되게 하기 위한 재생원료 호퍼(256)가 설치된다. 재생원료 투입구(250)는 도면에 도시된 바와 같이 재생로(200)의 전면과 배면을 이루는 전후 벽면의 양쪽에 각각 설치되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 재생로(200)의 상부 양쪽에 설치된 재생원료 투입구(250)를 통해서 투입된 재생원료가 더욱 효율적으로 분해될 수 있게 히팅 챔버(220)의 화기 일부가 전면 및 배면의 벽면 측으로 유도되게 하기 위한 히팅 파이프 라인(300)이 설치된다. 히팅 파이프 라인(300)은 히팅 챔버(220) 측에서 유도된 고온의 화기가 재생로(200)의 전면과 배면의 벽면 내측을 따라 하측에서 상측을 향해 지그재그 형태로 흐른 후 설정 압력 이하에서는 다시 히팅 챔버(220)로 복귀되게 하는 한편 설정 압력 이상에서는 외부로 배출이 될 수 있는 형태로 배관이 된다. 즉, 화기의 흐름 방향이 전체적으로는 하측에서 상측을 향하되 일정 높이에서는 좌측에서 우측으로 흐르고 다시 일정 높이에서는 우측에서 좌측으로 흐르는 식으로 화기의 흐름 방향이 바뀌면서 재생로(200)의 전면 및 배면의 벽면 전체 영역에 근접하여 히팅 파이프 라인(300)이 미로 형태로 설치가 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치(100)에서 히팅 파이프 라인(300)은 재생로(200)의 전면 및 배면의 벽면 내측에 설치되되 화기의 유로가 재생로(200)의 양쪽 측면 측에서 시작되어 하측에서 상측을 향해 흐른 후 재생로(200)의 중간 부분을 기점으로 하향하여 다시 히팅 챔버(220)로 복귀되게 지그재그 형태로 배관이 되는 상향 구간(310)과 수직 형태로 배관이 되는 하향 구간(320)이 상호 연통이 되는 한편 상향 구간(310)과 하향 구간(320)의 경계가 되는 지점에는 화기의 배출을 위한 배기구(330)가 재생로(200)의 상측 외부를 향해 배관이 된 구조로 이루어진다. 한편, 히팅 파이프 라인(300)의 배기구(330) 상에는 일정 압력에 의해 개폐 동작이 이루어져 히팅 파이프 라인(300)의 상향 구간(310)을 통과한 화기의 경로가 제어되게 하는 압력조절기(340)가 설치된다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치(100)에서 재생원료 투입구(250)를 통해서 열분해 챔버(230) 내로 투입된 재생원료가 고루 흩어지게 할 뿐만 아니라 잘게 잘리게 하기 위한 로터리 수단(400)의 일부 구성요소로써 다수의 로터리(410)가 재생원료 투입구(250) 하측의 열분해 챔버(230)의 내부를 전후방향으로 가로질러 설치된다. 이 로터리(410)들은 재생로(200)의 양쪽에 설치된 재생원료 투입구(250) 하측에 상하방향으로 일정 간격을 두고 다층으로 형성되는 한편 각 층은 복수로 배열이 이루어진다. 특히, 중간층에 배열되는 로터리(410)들은 상층에 배열되는 로터리(410)들의 수에 비하여 하나 더 배열되어 중간층의 로터리와 로터리 사이의 상측에 상층의 로터리가 위치되는 구조로 배열이 이루어지게 되면 재생원료들이 짧게 잘리고 흩어지게 되는 효율이 향상될 수 있다. 전술한 각각의 로터리(410)들은 별도의 개별적인 구동원에 의해서 회전 동작이 이루어지게 구성될 수도 있고, 각 로터리(410)의 한쪽 끝단에 마련된 스프로킷(420)끼리가 체인 등으로 연결되어 동일한 구동원에 의해서 회전 동작이 이루어지게 구성될 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치(100)에서 재생로(200)의 중간 부분을 기준으로 양쪽에 각각 한 쌍씩 설치된 잔류물 1차 이송 스크루(510)의 길이방향 중간 부분에는 재생로(200)의 정면과 배면의 벽면 사이를 가로지르는 잔류물 로터리(430)가 더 설치될 수 있다. 이 잔류물 로터리(430)의 축 상에는 히트 플레이트(210)의 골 부분에 쌓이는 잔류물이 휘저어져 잔류물 1차 이송 스크루(510)를 통한 잔류물의 배출이 원활하게 이루어질 수 있도록 그 회전반경이 히트 플레이트(210)의 골 부분에 근접하는 크기를 가진 블레이드(432)가 설치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 잔류물 배출수단(500)은 히트 플레이트(210)의 골 부분을 따라 길게 설치되되 히트 플레이트(210) 상에 쌓이는 잔류물들이 재생로(200)의 양쪽 측면 측에서 재생로(200)의 중간 부분 측을 향해 이송될 수 있는 회전 방향이 설정되는 잔류물 1차 이송 스크루(510), 양쪽의 잔류물 1차 이송 스크루(510)를 통해서 히트 플레이트(210)의 중간 부분 측으로 이송된 잔류물이 하강이 되어 합쳐질 수 있게 히팅 챔버(220)의 내부에 별도의 공간으로 설치되는 잔류물 호퍼(520), 잔류물 호퍼(520)에 쌓인 잔류물이 재생로(200)의 외부로 배출되게 잔류물 호퍼(520)로부터 재생로(200)의 외부 측면에 이르기까지 설치되는 잔류물 2차 이송 스크루(530) 및 잔류물 2차 이송 스크루(530)를 통해서 재생로(200)의 외부로 배출이 된 잔류물이 저장되는 잔류물 저장실(540) 등을 포함하여 구성이 이루어진다.
특히, 본 발명의 잔류물 배출수단(500)의 한 구성요소인 잔류물 1차 이송 스크루(510)는 히트 플레이트(210)의 중간 부분에 비하여 상대적으로 낮게 형성된 양측 부분에 쌓이는 잔류물이 히트 플레이트(210)의 중간 부분을 향해 상향 이동된 후, 잔류물 호퍼(520)를 통해 배출이 이루어지게 구성됨에 따라서 열분해 챔버(230)의 열이 외부로 배출되는 현상을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 완전히 열분해가 되지 않은 상태의 잔류물이 외부로 배출되는 현상을 줄일 수 있게 된다. 본 발명의 실시 예에 따른 잔류물 호퍼(520)는 히팅 챔버(220)를 양쪽으로 분할하되 양쪽의 히팅 챔버(220)는 상호 격리된 상태가 되게 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치(100)에서는 잔류물 배출수단(500)의 잔류물 1차 이송 스크루(510)의 회전방향이 잔류물이 상측으로 이동되게 설정됨과 더불어 재생원료가 투입되는 재생원료 투입구(250)가 재생로(200)의 양쪽 측면에 치우친 상태로 설치됨에 따라서 잔류물 1차 이송 스크루(510)를 통해서 불완전하게 열분해가 된 재생원료 또는 잔류물의 배출되는 현상이 줄게 된다.
그리고, 전술한 바와 같이 구성된 열분해 챔버(230) 내부에서 폐품 또는 폐자재 등의 재생원료가 고온에 노출되어 열분해가 되는 과정에서 생성이 된 증기상태의 추출물을 공급받아 열교환을 시킨 후 액체상태의 재생유가 추출되게 하기 위한 응집수단(600)의 일부 구성요소인 응집기(610)가 재생로(200)의 전면 및 배면 측에 각각 설치된다. 열분해 챔버(230) 내부에서 생성된 증기상태의 추출물이 응집기(610) 측으로 공급될 수 있도록 열분해 챔버(230)의 상측에는 증기 배출관(260)이 배관이 되는 한편 증기 배출관(260)의 상단에는 양쪽의 응집기(610)를 향해서 증기상태의 추출물이 분리 공급될 수 있게 증기 유도관(262)이 배관이 되어 응집기(610)의 상부와 접속이 된다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 응집기(610)는 재생로(200)의 전면과 배면 양쪽에 쌍으로 형성되는 한편 재생로(200)의 용적에 맞춰 여러 쌍이 형성될 수 있다. 그리고 각각의 응집기(610)의 둘레에는 냉각수에 의한 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 열교환기(620)가 설치된다. 열교환기(620)는 도면에 도시된 바와 같이 응집기(610)의 둘레에 다층으로 형성될 수 있고, 각 층에 설치된 열교환기(620)에는 냉각수가 하측에서 상측을 향해 흐르는 구조로 이루어질 수 있다. 응집기(610)의 하부는 상부는 넓고 하부는 좁은 깔때기 형태로 이루어지는 한편 그 하단 부분에는 액체상태의 재생유가 배출되는 재생유 배출구(612)가 마련된다.
전술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따라 구성된 열분해를 이용한 에너지 회수장치(100)에서는 특히 열분해 챔버(230) 내부의 잔류물이 배출되는 과정이 종전의 장치들과는 다른 방식으로 이루어짐에 따라서 열분해 챔버(230)의 연손실을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 불완전 열분해가 된 재생원료 또는 잔류물이 외부로 배출되는 현상을 더욱 효과적으로 줄일 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따라 구성된 열분해를 이용한 에너지 회수장치(100)에서는 재생로(200)의 벽면 주변에 설치되는 히팅 파이프 라인(300)의 배열이 벽면의 전체 영역에 걸쳐 지그재그 형태의 상향구간과 수직 형태의 하향구간이 조합되어 미로 형태로 이루어짐에 따라서 열분해 챔버(230)로의 열전달이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 히팅 챔버(220) 측에서 히팅 파이프 라인(300) 측으로 제공된 화기의 압력이 일정 수준 이하일 경우에는 화기가 히팅 챔버(220)로 재순환이 되는 한편 일정 수준 이상일 경우에는 외부로 방출될 수 있게 구성이 이루어짐에 따라서 버너(240)의 구동에 소모되는 에너지의 낭비를 줄일 수 있게 된다.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시될 수가 있다.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치의 정면 구성도.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치 재생로의 평면도.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 에너지 회수장치의 단면 구성도.
도 4 는 도 3 에 표시된 A-A선 단면도.
도 5 는 도 3 에 표시된 B-B선 단면도.
[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ]
100. 열분해를 이용한 에너지 회수장치 200. 재생로
210. 히트 플레이트 220. 히팅 챔버
222. 화기 유도관 224. 송풍기
230. 열분해 챔버 240. 버너
250. 재생원료 투입구 260. 증기 배출관
300. 히팅 파이프 라인 400. 로터리 수단
410. 로터리 430. 잔류물 로터리
500. 잔류물 배출수단 510. 잔류물 1차 이송 스크루
520. 잔류물 호퍼 530. 잔류물 2차 이송 스크루
540. 잔류물 저장실 600. 응집수단
610. 응집기 620. 열교환기
Claims (5)
- 폐품이나 폐자재를 열 분해하여 기름을 얻는 열분해를 이용한 에너지 회수장치에 있어서,전면, 배면, 양 측면, 천장 및 바닥이 단열층을 포함하여 다중의 벽면으로 구축되는 재생로;상기 재생로 내부의 공간이 상부 및 하부로 구획되게 하되 중간 부분을 기점으로 양쪽의 측면을 향할수록 그 높이가 점차 낮아지는 한편 전후방향으로는 하나 이상의 산과 골이 형성된 히트 플레이트;상기 히트 플레이트 하측의 공간으로 상기 재생로의 측면 측에 설치된 버너에 의해서 가열되는 히팅 챔버;상기 히트 플레이트 상측의 공간으로 상기 재생로의 전면 또는 배면의 상부에 설치된 재생원료 투입구를 통해 투입된 재생원료가 주위에서 전달되는 고열에 의해서 열분해가 실현되는 열분해 챔버;상기 히팅 챔버 내로부터 유도된 화기가 상기 재생로의 전면과 배면의 벽면 내측을 따라 하측에서 상측을 향해 지그재그 상으로 흐른 후 설정 압력 이하에서는 다시 히팅 챔버로 복귀되게 하는 한편 설정 압력 이상에서는 외부로 배출이 되게 상기 재생로의 전면과 배면의 벽면 내측에 미로 형태로 설치되는 히팅 파이프 라인;상기 재생원료 투입구로부터 투입된 재생원료가 고루 흩어지게 재생원료 투입구 하측의 열분해 챔버의 내부에 전후방향으로 다수의 로터리가 가로질러 설치되는 로터리 수단;상기 히트 플레이트의 골을 따라 길게 설치되되 양쪽 측면 측에서 중간 부분 측으로 잔류물이 이송되게 회전 동작이 되는 잔류물 1차 이송 스크루가 설치되고 상기 양쪽의 잔류물 1차 이송 스크루를 통해서 히트 플레이트의 중간 부분 측으로 이송된 잔류물이 하강이 되어 합쳐지게 상기 히팅 챔버의 내부에 별도의 공간으로 잔류물 호퍼가 설치되는 한편 상기 잔류물 호퍼에 쌓인 잔류물이 상기 재생로의 외부로 배출되게 상기 잔류물 호퍼로부터 상기 재생로의 외부에 이르기까지 잔류물 2차 이송 스크루가 설치된 잔류물 배출수단; 및상기 열분해 챔버 내에서 재생원료가 열분해가 되면서 발생하게 된 증기 상태의 추출물을 공급받아 열교환 되게 하여 액체 상태의 재생유가 추출되게 상기 재생로의 외부 측에 별도로 설치되는 응집수단; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열분해를 이용한 에너지 회수장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 재생로의 전면 및 배면 측에 설치되는 상기 히팅 파이프 라인은 그 선단이 각각 상기 재생로의 양쪽 측면 외부에 설치되는 화기 유도관을 통해서 히팅 챔버와 연결되는 한편 상기 히팅 파이프 라인의 선단에는 상기 화기 유도관을 통해 입력된 화기가 상기 히팅 파이프 라인 측으로 강하게 흐르게 하기 위한 송풍기가 설치되되, 상기 히팅 파이프 라인은 유입된 화기가 하측에서 상측을 향해 흐르는 과정에서 방향이 번갈아 교체되게 지그재그 형태로 배관이 되는 상향 구간과 상기 상향 구간의 끝단에서부터 히팅 챔버에 이르기까지 수직 형태로 배관이 되는 수직 구간이 상호 연통이 되게 형성되는 한편 상기 상향 구간과 하향 구간의 경계가 되는 지점에는 화기의 배출을 위한 배기구가 재생로의 상측 외부를 향해 배관이 되되 상기 배기구 상에는 일정 압력에 의해 개폐동작이 되는 압력조절기가 설치된 것을 특징으로 하는 열분해를 이용한 에너지 회수장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 로터리 수단의 로터리는 재생로의 양쪽에 설치된 재생원료 투입구 하측에 상하방향으로 일정 간격을 두고 다층으로 설치되는 한편 각 층은 복수의 로터리로 배열되되 중간층에 배열되는 로터리들은 상층에 배열되는 로터리들에 비하여 하나 더 배열되어 중간층의 로터리와 로터리 사이의 상측에 상층의 로터리가 배열된 구조로 된 것을 특징으로 하는 열분해를 이용한 에너지 회수장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 잔류물 1차 이송 스크루의 길이방향 중간 부분 상측에는 재생로의 정면 및 배면의 벽면 사이를 가로지르는 잔류물 로터리가 더 설치되되 상기 잔류물 로터리 상에는 히트 플레이트의 골 부분에 쌓이는 잔류물이 휘저어져 상기 잔류물 1차 이송 스크루를 통한 잔류물의 배출이 원활하게 그 회전반경이 상기 히트 플레이트의 골 부분 표면에 근접하게 되는 블레이드가 더 고정 설치된 것을 특징으로 하는 열분해를 이용한 에너지 회수장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 잔류물 호퍼는 상기 히팅 챔버가 양쪽으로 분할되게 설치된 것을 특징으로 하는 열분해를 이용한 에너지 회수장치.
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