KR101021754B1

KR101021754B1 - 건조기를 이용한 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법

Info

Publication number: KR101021754B1
Application number: KR1020100050632A
Authority: KR
Inventors: 박상표; 조상기; 신형우; 엄광용; 임해중
Original assignee: 한라산업개발 주식회사
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-03-15

Abstract

본 발명은 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, S-A1) 반입한 생활폐기물을 제1 파봉파쇄기로 파봉, 파쇄하고 제1 선별장치를 통과시킨 후 생활폐기물 가연성 물질을 분리하는 제1선별공정; S-B1) 상기 생활폐기물과 별도로 반입한 매립폐기물을 제2 파봉파쇄기로 파봉, 파쇄하고 제2 선별장치를 통과시킨 후 매립폐기물 가연성 물질을 분리하는 제2선별공정; S-C1) 상기 제1선별공정 및 제2선별공정을 통해 분리된 생활폐기물 가연성물질과 매립폐기물 가연성 물질을 임시 저장하는 선별혼합물저장조로서 상기 선별혼합물저장조는 함수율측정장치와 연계되어 있으며, 상기 함수율측정장치를 통해 저장조에 혼합되어 있는 가연성혼합물질의 함수율이 10% 이하인 경우에는 하기 S-C3) 단계로 공급되고, 함수율이 10% 초과인 경우에는 하기 S-C2)의 제3선별장치에 공급되도록 PLC에 의해 공정을 조절하는 선별혼합물저장 및 1차 함수율 제어공정; S-C2) 상기 선별혼합물저장 및 1차 함수율 제어공정을 통해 유입되는 함수율이 10% 초과의 가연성혼합물질을 건조기를 통해 건조단계를 거쳐 함수율을 10% 이하로 조절하는 건조공정 및 2차 함수율 제어공정; S-C3) 선별혼합물저장 및 1차 함수율 제어공정을 통한 함수율이 10%이하인 가연성혼합물질로서 건조기를 거치지 않은 가연성물질 또는 상기 건조공정 및 2차 함수율 제어공정을 거친 함수율이 10%이하의 가연성혼합물을 풍력선별기를 통해 밀도선별과 함께 미세의 토사를 제거하는 풍력선별 및 3차 함수율 제어공정; S-C4) 상기 풍력선별 및 3차 함수율 제어공정을 통과한 가연성 물질을 금속선별기, 비철금속선별기, 근적외선 광학선별기, 및 가연물 분쇄기를 통해 순차적으로 선별하는 제3선별공정을 거친 가연물을 분쇄 가연물 혼합 저장조에 저장하는 가연물 혼합공정; 및, S-C5) 상기 분쇄 가연물 혼합 저장조에 저장된 상기 생활폐기물 가연성 물질, 상기 매립폐기물 가연성 물질, 및 소석회와 혼합하여 혼합물을 구성함에 있어서 PLC에 의해 제어하는 PLC 제어공정을 포함하는 혼합제어공정;을 포함하는 건조기를 이용한 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법에 관한 것이다.
상술한 본 발명은, 종래의 매립폐기물의 자원화시 토사제거의 문제, 악취의 문제, 단순 소각으로 처리할 수 밖에 없었던 양적인 문제점을 해결하고 본 발명을 통해 해결하고자 하는 수단으로서의 특징을 가지고 있다.
한편, 분쇄가연물 혼합저장조를 통한 매립,생활폐기물 유래의 재활연료의 통합공정 이외에, 매립,생활폐기물 유래의 재활연료가 선별혼합물저장조에 일시 저장된 후 함수율측정장치와 연계되는 선별혼합물저장조에서 함수율에 따른 공정의 제어, 건조기 내에서의 함수율통제, 및 건조기를 통한 건조단계 후 바로 선별장치인 풍력선별기를 바로 연계하여 풍력을 이용한 밀도선별 뿐만 아니라 함수율을 낮추는 기능을 부가적으로 획득하여 함수율을 제어 및 최소화하는 단계를 통하여, 고형연료의 생산에 있어서 에너지 소비 면에서 매우 효율적이고도 경제적인 생활폐기물 및 매립폐기물 혼합 고형연료를 제조할 수 있다.

Description

건조기를 이용한 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법{The method for manufacturing a mixing solid fuel from municipal waste and landfilled waste using dryer}

본 발명은 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 매립폐기물로부터 선별 분리된 가연성 물질을 생활폐기물로부터 선별 분리된 가연성 물질과 혼합하여 매립폐기물 속의 양질의 가연성 물질을 생활폐기물에 포함되어 있는 가연성 물질과 함께 고형연료를 제조할 수 있게 하여 고품질의 고형연료를 제조하는 방법에 관한 것이다.

다양한 산업분야와 일상생활에서 많이 사용되고 있는 타이어, 비닐, 플라스틱 등 합성수지로 만든 제품은 사용 후에 극히 일부분만이 재활용되고, 대부분은 폐기물로 분류되어 매립되거나 소각 처리되고 있는데, 플라스틱 쓰레기는 무게에 비해 부피가 커서 매립비용이 일반 쓰레기보다 클 뿐만 아니라 매립해도 썩지 않아 사회적 골치덩어리로 치부되고 있다.

특히 폐플라스틱의 재활용률은 다른 쓰레기에 비하여 저조한 실정이다. 구체적으로는 2005년 한해만 보더라도 폐지의 재활용률은 55%, 폐타이어가 67%, 유리병 58%, 고철 43%인데 반해, 플라스틱은 15% 수준에 그치고 있다. 더군다나 폐플라스틱은 매년 4백만∼5백만톤이 발생하고 있고, 그 발생량도 매년 현격히 증가하고 있는 실정이어서, 최근에는 환경부에서도 폐플라스틱이 하나의 자원임을 인식하고 폐플라스틱의 재활용률을 높이기 위하여 폐플라스틱을 이용한 고형연료 제품의 품질 및 규격기준을 고시하고 대체연료로 사용하도록 적극 지원하고 있고, 장기적으로는 폐플라스틱의 재활용률을50%까지 끌어올려 연간 5천억원의 경제적인 효과를 거둘 수 있을 것으로 예상하고 있다.

수입 에너지 가격의 상승과 신재생에너지의 보급확대 정책으로 폐기물 에너지의 활용에 관심이 고조되고 있는 가운데, 우리나라의 폐기물 처리현황은 전국 대부분 매립지 수명이 약10년 앞으로 다가왔으며 소각은 중소규모 시설의 난립으로 폐에너지의 재활용에 한계 처해있다. 이에 정부는 2009년부터 소각에 대한 국고지원을 금지했으며 그 대안으로 제시한 것이 생활폐기물 전처리 시스템을 통한 RDF 발전이다.

여기서, 생활폐기물 전처리 시스템이란 가정 등에서 수거한 생활폐기물을 소각 또는 매립하기 전에 재활용 물질, 가연성 물질, 생분해성 물질 등을 분리, 선별하여 가연성 물질을 고형 연료로 가공하는 일련의 과정을 말한다.

그 동안 이와 같은 현실을 감안하여 생활쓰레기 중에서 가연성 쓰레기를 처리하여 고형연료로 만든 RDF(Refuse Derived Fuel; 폐기물 고형연료제품), 폐플라스틱을 처리하여 고체연료로 만든 RPF(Refuse Plastic Fuel; 폐플라스틱 고형연료제품) 제조에 관한 많은 기술들이 개발되어 있다.

현재, 폐기물로부터 RDF를 생산하는 방법에 있어서, 유입되는 폐기물의 종류와 성상에 따라 크게 둘로 나누면, 비위생매립지 또는 불법매립지에 매장되어 있는 매립폐기물에서 가연성 물질을 선별 가공하여 고형연료를 생산하는 방법과, 가정 등에서 종량제 봉투에 담겨 수거된 일반 생활폐기물에서 가연성 물질을 선별 가공하여 고형연료로 생산하는 방법으로 나뉘고 있고, 각각의 고형연료의 생산에 있어서는 각각의 전처리 시스템을 적용하여 고형연료를 생산하고 있다.

이와 같이 나뉘는 이유는 매립폐기물의 경우에는 매립장에 따라 차이가 있으나, 가연성물질이 20%이하, 토사가 65%이상을 차지하고 있고, 토사를 제거하는 공정이 주 공정을 이루고 있어 생활폐기물의 전처리 공정을 활용하기 어려운 점이 있었다.

그리고, 매립폐기물로부터 선별 분리된 가연성 물질은 미소한 양의 토사나 증기성분이 포함되어 있는 경우 고형연료로 가공하는 단계에서 고형연료제품의 품질 및 등급기준에 합치되는 수준의 고형연료를 생산하는데 어려움이 있었다.

또한, 매립폐기물의 경우에는 오랫동안 폐기물이 매립되어 있는 동안 유기물이 자연 분해되어, 분류된 가연성 물질은 상기 유기물이 제거된 상태에서 상대적으로 부식에 강한 성상을 가진 비닐/플라스틱류, 섬유/피복류 등 고형연료로서 크게 활용될 수 있는 가연성물질만 남기 때문에 매우 우수한 성분을 얻을 수 있는 장점이 있음에도, 토사 처리 문제가 남아 생활폐기물 공정에 적용하기에는 어려운 점이 있었다.

앞서 본 매립폐기물의 경우, 토사처리의 문제 뿐만 아니라 오랜 기간동안 매립되어 있는 동안의 매립물로부터 나오는 오염수나 악취, 이로 인한 민원 등의 문제로 인해, 매립폐기물을 재활용하는데 있어서 어려움이 있었기 때문에, 대부분 매립폐기물의 경우 연소의 과정을 통해 소각하는 정도의 수준에서 열에너지원을 회수하고, 다시 매립장을 묻는 복토의 과정이 주축을 이루었다.

그러나, 앞서 살펴본 바와 같이 매립폐기물로부터 회수되는 재활용 자원의 경우에는 그 양은 상대적으로 적을 수는 있으나 열효율적인 면에서 상당한 발열량을 가지는 고형연료로서의 재료가 다분하다는 점에서 매립폐기물의 활용방안이 연구되고 있다.

한편, 생활폐기물의 경우에는 일정한 MT(Mechanical-(Biological) Waste Treatment)공정을 통해 폐기물의 최종처분 전 기계적 분리·선별 및 생물학적 처리를 거쳐 재활용 가치가 있는 물질을 최대한 회수하고 환경부하를 감소시키고 있으나 생활폐기물 자체의 MT 공정에서 양질의 고형연료를 생산하는데 있어서 많은 에너지가 소비되고 있고, 발열량이 높은 고형연료의 수득에 있어서도 그 최종목적물로서의 RDF 생산량은 적은 문제점이 있었다.

한편, 고형연료의 품질을 결정하는 요인으로서 함수율은 매우 중요한 요소인데, 낮은 함수율을 지닌 고형연료를 생산하는데 있어서는 MT 공정에서 많은 에너지를 소비할 수 밖에 없으므로, 낮은 함수율을 지니면서 발열량이 높은 고형연료를 제조하는데 있어서 어려움이 있었다.

따라서, 생활폐기물의 MT공정을 이용하면서 재활용 가치가 있는 물질로서의 양질의 RDF를 생산하는데 적은 에너지의 투입이 필요하며, 한편 적은 에너지의 투입에 의해서도 발열량이 높은 고형연료를 생산할 수 있는 전처리시설을 개발할 필요성이 큰 것이 사실이지만, 아직 이에 대한 대안은 없는 실정이다.

특히, 매립폐기물을 자원으로 활용하는데 있어서, 종래의 생활폐기물의 전처리공정으로서의 MT 공정에 연계하여 통합된 공정을 통한 고형연료 제조방법이 없었으며, 특히 함수율을 전체적인 공정과 대비하여 적절한 단계에서 조절할 수 있는 방법에 대한 제시는 없는 실정이다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 도출된 것으로서, 매립폐기물로부터 회수될 수 있는 양질의 폐합성수지류 등의 자원이 가지고 있는 토사제거의 문제, 악취의 문제를 해결하고 이러한 매립폐기물의 자원을 단순 소각하여 열에너지원으로 회수하는 소극적 에너지 재활용의 문제를 적극적 재활용의 수단을 제시함에 있어서, 기존의 생활폐기물 MT 공정에 연계시킬 수 있는 공정의 특징을 마련하여 매립폐기물과 생활폐기물의 재활용 자원을 통합처리하여 각각의 재활용 자원을 혼합한 양질의 고형연료를 생산하는 방법을 제공한다.

더욱 상세하게는, 매립폐기물로부터 선별 분리된 발열량의 측면서 양질의 가연성 물질을 생활폐기물로부터 선별 분리된 가연성 물질과 혼합하여 저에너지 투입으로 양질의 고형연료를 생산한다. 또한, 본 발명은 매립폐기물의 가연성 물질 분리단계를 생활폐기물의 가연성 물질 분리단계에 적용함으로써, 별개의 공정으로 운영되는 운영상의 경제적 손실을 절감하고, 매립폐기물 속의 양질의 가연성 물질을 생활폐기물에 포함되어 있는 가연성 물질과 함께 고형연료를 제조할 수 있게 하여, "자원의절약과재활용촉진에관한법률(환경부 2009)"의 고형연료제품의 품질기준에 적합하도록 하며, 효율적으로 매립폐기물 속의 가연성물질을 고형연료화하는 방법을 제공함에 있다.

특히, 함수율을 조절할 수 있는 단계의 구성 및 그 구성의 전후단계를 고려한 적절한 배치, 및 함수율 조절제어를 생활폐기물 및 매립폐기물로부터 유래되는 재활자원을 통해 혼합된 양질의 고형연료의 제조방법과 연계한 양질의 고형연료의 제조방법을 제공하고자 한다.

상기 과제의 해결 수단으로서, 본 발명은

생활폐기물의 MT(Mechanical-(Biological)Waste Treatment)공정에서 매립폐기물의 재활용 처리를 연계하는 통합공정으로서, S-A1) 각 공정을 전반적으로 제어하고 감시하는 PLC(Programmable Logic Controller)의 공정제어에 의하여, 생활폐기물을 제1 파봉파쇄기로 파봉, 파쇄하고 제1 선별장치를 통과시킨 후 생활폐기물 가연성 물질을 분리하는 제1선별공정; S-B1) 상기 생활폐기물과 별도로 반입한 매립폐기물을 제2 파봉파쇄기로 파봉, 파쇄하고 제2 선별장치를 통과시킨 후 매립폐기물 가연성 물질을 분리하는 제2선별공정; S-C1) 상기 제1선별공정 및 제2선별공정을 통해 분리된 생활폐기물 가연성물질과 매립폐기물 가연성 물질을 임시 저장하는 선별혼합물저장조의 함수율측정장치를 PLC에 의해 제어하여 저장조에 혼합되어 있는 가연성혼합물질의 함수율이 10% 이하인 경우에는 하기 S-C3) 단계로 공급되고, 함수율이 10% 초과인 경우에는 하기 S-C2)의 제3선별장치에 공급되도록 조절하는 선별혼합물저장 및 1차 함수율 제어공정; S-C2) 상기 선별혼합물저장 및 1차 함수율 제어공정을 통해 유입되는 함수율이 10% 초과의 가연성혼합물질을 건조기를 통해 건조단계를 거쳐 함수율을 10% 이하로 조절하는 건조공정 및 2차 함수율 제어공정; S-C3) 선별혼합물저장 및 1차 함수율 제어공정을 통한 함수율이 10%이하인 가연성혼합물질로서 건조기를 거치지 않은 가연성물질 또는 상기 건조공정 및 2차 함수율 제어공정을 거친 함수율이 10%이하의 가연성혼합물을 풍력선별기를 통해 밀도선별과 함께 미세의 토사를 제거하는 풍력선별 및 3차 함수율 제어공정; S-C4) 상기 풍력선별 및 3차 함수율 제어공정을 통과한 가연성 물질을 금속선별기, 비철금속선별기, 근적외선 광학선별기, 및 가연물 분쇄기를 통해 순차적으로 선별하는 제3선별공정을 거친 가연물을 분쇄 가연물 혼합 저장조에 저장하는 가연물 혼합공정; 및, S-C5) 상기 분쇄 가연물 혼합 저장조에 저장된 상기 생활폐기물 가연성 물질, 상기 매립폐기물 가연성 물질, 및 소석회와 혼합하여 혼합물을 구성함에 있어서 PLC에 의해 제어하는 PLC 제어공정을 포함하는 혼합제어공정;을 포함하는 건조기를 이용한 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법을 제공한다.

그리고, 본 발명은 S-D1) 열량보조재 투입공정으로서, 상기 제3선별장치의 가연물분쇄기 전에, 열량보조재 투입장치를 통해 발열량을 높일 수 있도록 열량 보조재를 투입하는 공정;을 더 포함하는 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법일 수 있다.

한편, 본 발명은, 상기 S-C2)의 건조공정 및 2차 함수율 제어공정은, 상기 건조공정에서 발생된 열풍을 열교환기를 통하여 포집하여 연료로 사용하는 공정을 더 포함하며, 상기 S-C5)의 혼합제어 공정은, 상기 혼합제어 공정 이후에, S-C6) 고형 연료 성형기로 이송하여 상기 고형 연료 성형기에 의해 폐기물 고형 연료로 성형시키는 공정; S-C7) 상기 성형기에 의해 성형된 폐기물 고형 연료를 냉각시켜 고형 연료 저장조에 저장시키는 공정; 및 S-C8) 고형 연료 성형 공정에서 발생한 악취공기를 여과하여 여과된 공기를 대기오염방지설비를 통하여 배기시키는 공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기를 이용한 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법을 제공한다.

이 때, 상기 함수율은 하기 수식의 수1에 의해 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다.

[수 1]

그리고, 상기 제1선별장치 및 상기 제2선별장치는 상기 제1선별장치 및 상기 제2선별장치는 스크린 선별기로서 하나 또는 2이상의 연속적 구성을 가지며, 바람직하게는 트롬멜스크린, 디스크스크린 중 어느 하나 또는 둘을 포함하며, 상기 S-C1) 내지 S-C3) 단계에서의 상기 함수율제어공정은 PLC에 의해 자동제어 되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 S-C5) 혼합제어공정에서 혼합물의 비율은, 상기 생활폐기물 가연성 물질: 상기 매립폐기물 가연성 물질: 상기 소석회 = 1:0.2 ~ 5:0.02 ~ 0.5의 중량비로 혼합하여 제어하는 것을 특징으로 하는 건조기를 이용한 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법을 제공한다.

본 발명의 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법에 따르면, 매립폐기물로부터 선별 분리된 가연성 물질을 생활폐기물로부터 선별 분리된 가연성 물질과 혼합하여 매립폐기물 속의 양질의 가연성 물질을 생활폐기물에 포함되어 있는 가연성 물질과 함께 고형연료를 제조할 수 있게 하여 고품질의 고형연료를 생산하는 장점이 현저하다. 이러한 장점은 생산되는 고형연료의 발열량, 저함수율, 적은 회재량(low ash content) 등의 최종적인 생산물면에서의 경제성외에, 이를 생산하는 과정으로서의 공정에 투여되는 에너지의 비율면에서도 적은 에너지의 투입이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 매립폐기물의 가연성 물질 분리단계를 생활폐기물의 가연성 물질 분리단계에 적용함으로서, 별개의 공정으로 운영될 때 나타나는 경제적 손실을 절감함이 월등하다.

따라서, 매립폐기물이 종래에 소각으로 처리되는 소극적 활용의 문제를 넘어서 매립폐기물을 적극적으로 재활용가능케 하여 재활용의 수율을 현저히 높이고, 생활폐기물과 연계하여 고효율의 고형연료를 제조하기 때문에 양질의 고형연료의 다량생산 및 생활폐기물의 매립량 감소, 생산원가의 절감 등을 기대할 수 있다.

그리고, 매립폐기물의 사용 및 저함수율의 재원을 사용하여 고형연료를 생산하기 때문에, 환경기준에 적합한 fluff 타입의 고형연료를 제작할 수 있다는 점에서 자원으로서 활용될 수 있는 고형연료의 다양화의 효과를 가질 수 있다.

특히, 고형연료의 생산에 있어서 그 품질을 결정하는 중요한 요인인 함수율을 조절하여 고형연료를 제조하는데 투입되는 에너지를 최소화하여 양질의 고형연료를 제조할 수 있음에 큰 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형 연료 제조 공정도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형 연료 제조 공정도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형 연료 제조 공정도이다.

이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속한 기술분야에서 평균의 지식을 가진 자가 용이하게 반복 재현이 가능하도록 실시예를 들어 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은, S-A1) 반입한 생활폐기물을 제1 파봉파쇄기로 파봉, 파쇄하고 제1 선별장치를 통과시킨 후 생활폐기물 가연성 물질을 분리하는 제1선별공정;

S-B1) 상기 생활폐기물과 별도로 반입한 매립폐기물을 제2 파봉파쇄기로 파봉, 파쇄하고 제2 선별장치를 통과시킨 후 매립폐기물 가연성 물질을 분리하는 제2선별공정;

S-C1) 상기 제1선별공정 및 제2선별공정을 통해 분리된 생활폐기물 가연성물질과 매립폐기물 가연성 물질을 임시 저장하는 선별혼합물저장조로서 상기 선별혼합물저장조는 함수율측정장치와 연계되어 있으며, 상기 함수율측정장치를 통해 저장조에 혼합되어 있는 가연성혼합물질의 함수율이 10% 이하인 경우에는 하기 S-C3) 단계로 공급되고, 함수율이 10% 초과인 경우에는 하기 S-C2)의 제3선별장치에 공급되도록 PLC에 의해 공정을 조절하는 선별혼합물저장 및 1차 함수율 제어공정;

S-C2) 상기 선별혼합물저장 및 1차 함수율 제어공정을 통해 유입되는 함수율이 10% 초과의 가연성혼합물질을 건조기를 통해 건조단계를 거쳐 함수율을 10% 이하로 조절하는 건조공정 및 2차 함수율 제어공정;

S-C3) 선별혼합물저장 및 1차 함수율 제어공정을 통한 함수율이 10%이하인 가연성혼합물질로서 건조기를 거치지 않은 가연성물질 또는 상기 건조공정 및 2차 함수율 제어공정을 거친 함수율이 10%이하의 가연성혼합물을 풍력선별기를 통해 밀도선별과 함께 미세의 토사를 제거하는 풍력선별 및 3차 함수율 제어공정;

S-C4) 상기 풍력선별 및 3차 함수율 제어공정을 통과한 가연성 물질을 금속선별기, 비철금속선별기, 근적외선 광학선별기, 및 가연물 분쇄기를 통해 순차적으로 선별하는 제3선별공정을 거친 가연물을 분쇄 가연물 혼합 저장조에 저장하는 가연물 혼합공정; 및,

S-C5) 상기 분쇄 가연물 혼합 저장조에 저장된 상기 생활폐기물 가연성 물질, 상기 매립폐기물 가연성 물질, 및 소석회와 혼합하여 혼합물을 구성함에 있어서 PLC에 의해 제어하는 PLC 제어공정을 포함하는 혼합제어공정;을 포함하는 건조기를 이용한 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 S-C2) 단계 후, S-C3) 상기 혼합제어공정 후 고형 연료 성형기로 이송하여 상기 고형 연료 성형기에 의해 폐기물 고형 연료로 성형시키는 공정; S-C3) 상기 성형기에 의해 성형된 폐기물 고형 연료를 냉각시켜 고형 연료 저장조에 저장시키는 공정; 및 S-C4) 고형 연료 성형 공정에서 발생한 악취공기를 여과하여 여과된 공기를 대기오염방지설비를 통하여 배기시키는 공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법을 제공할 수 있다.

이 때, 본 발명의 특징으로서 상기 분쇄 가연물 혼합저장조는 생활폐기물의 MT 공정과 매립폐기물의 선별 및 분리 공정 이후에 각각 선별·분리된 재활원료가 집결되는 저장조로서, 상기 분쇄 가연물 혼합저장조에 모인 생활폐기물 유래 재활원료와 매립폐기물 유래 재활원료의 각 열량률을 측정하여 최종생산될 고형연료의 성상을 최적화 시키도록 PLC에 의해 그 혼합비율을 조절한다는 점에서 본 발명의 특징을 이루는 것 중의 하나이다.

즉, 매립폐기물 유래의 재활원료는 그 양이 적지만 열량면에서 생활폐기물 유래 재활원료보다 우수하기 때문에, 상기 분쇄 가연물 혼합저장조에서 체크되는 혼합물의 열량이 "자원의절약과재활용촉진에관한법률(환경부 2009)"의 고형연료제품의 품질기준에 부족한 경우 매립폐기물 유래의 재활연료가 더 유입되도록 PLC를 통해 제어하게 된다. 이런 제어과정을 통해 순수히 생활폐기물 유래 고형연료를 생산하기 위해 투입되는 각 공정에서의 에너지를 절약할 수 있게 됨과 동시에, 팰릿 이외의 비성형 상태의 상기 "자원의절약과재활용촉진에관한법률(환경부 2009)"의 기준에 적합한 플러프(fluff) 타입의 고형연료도 생산이 가능한 것이다.

또한, 종래의 매립폐기물의 자원화시 토사제거의 문제, 악취의 문제, 단순 소각으로 처리할 수 밖에 없었던 양적인 문제점을 해결하고 본 발명을 통해 해결하고자 하는 수단으로서의 특징은 앞서 설명한 분쇄가연물 혼합저장조를 통한 매립,생활폐기물 유래의 재활연료의 통합공정 이외에, 매립,생활폐기물 유래의 재활연료가 선별혼합물저장조에 일시 저장된 후 함수율측정장치와 연계되는 선별혼합물저장조에서 함수율에 따른 공정의 제어, 건조기 내에서의 함수율통제, 및 건조기를 통한 건조단계 후 바로 선별장치인 풍력선별기를 바로 연계하여 풍력을 이용한 밀도선별 뿐만 아니라 함수율을 낮추는 기능을 부가적으로 획득하여 함수율을 제어 및 최소화하는 단계를 통하여, 고형연료의 생산에 있어서 에너지 소비 면에서 매우 효율적이고도 경제적인 생활폐기물 및 매립폐기물 혼합 고형연료를 제조한다는 것이 특징이다.

이러한, 선별혼합물저장조와 연계되는 공정제어, 건조단계를 통한 최적화된 함수율 조절, 및 풍력선별기를 통한 함수율을 낮추는 과정은 고형연료의 품질을 좌우할 수 있는 각 재활원료의 함수율을 최소화함에 있어, 매우 효율적으로 최소화할 수 있다는 점이다. 특히, 상기 건조단계 후 풍력선별기를 통해 매립폐기물 유래의 재활연료 중 수분으로 인해 제거되지 못한 토사 등이 건조단계 후 풍력선별기를 통해 토사의 제거율을 더욱 높임과 동시에 저함수율의 재활연료를 얻을 수 있고, 이런 공정이 생활폐기물 유래 재활연료의 건조과정 및 풍력선별기를 통한 선별과 함께 진행된다는 점에서 에너지 절약 차원에서 상당한 에너지 절감의 효율을 꾀할 수 있다는 점이다.

보다 상세히 설명을 하면, 본 발명은 생활폐기물과 매립폐기물을 각각 파봉, 파쇄하고, 스크린 선별기를 통해 밀도 선별한 후 건조기를 거치기 전 선별혼합물저장조에 일시 저장되어 생활폐기물 유래 재활원료와 매립폐기물 재활연료가 통합되는 과정을 일차적으로 거친 후에 선별혼합물 저장조에 있는 함수율 측정장치를 통해 함수율이 계절에 따라 또는 폐기물의 상태에 따라 다르다는 점에서 공정을 유동적으로 제어할 수 있는 PLC공정을 포함하고, 이후에 건조기를 거쳐 함수율 10% 이하로 건조되고 건조된 이후에 풍력선별기를 통해 일체화된 MT공정을 수행하게 된다.

이 때 함수율 제어를 위한 기준은 하기의 [수1]에 의해 결정되는 것이 바람직하다.

[수 1]

상기 함수율을 측정하는 공정은 상기 생활폐기물 가연성 물질 또는 상기 매립폐기물 가연성 물질 시료를 일정 크기로 절단한 후 무게를 알고 있는 도가니에 넣고 시료와 도가니 전체 무게를 측정한 후 측정된 시료를 105±5℃로 유지되는 소규모의 건조장치에 넣어 무게가 변하지 않을 때까지 4시간 정도 건조시키고, 시간이 경과한 후 황산데시케이터에 넣어 방냉시킨 후 무게를 측정하고 상기 수식 1의 함수율에 의해 수분 함량을 계산함으로써 수행된다.

상기 일체화된 MT공정을 약술하면 상기 생활폐기물 유래 재활연료와 매립폐기물 유래 재활연료가 비철금속선별기와 근적외선 선별기를 통과하여 가연물 분쇄기에서 분쇄하고 분쇄가연물 혼합저장조에 저장된다. 이때, 앞서 설명한 바와 같이 혼합물의 기준적합성에 맞게 고형연료가 제조되기 위해 상기 분쇄 가연물 혼합저장조는 생활폐기물 유래의 재활연료 유입 또는 매립폐기물 유래의 재활연료의 유입을 제어하기 위해 PLC(Programmable Logic Controller)등의 공정제어를 통해 각 공정을 제어하여 고형연료제품의 품질기준에 적합하도록 혼합물의 비율을 소석회 투입장치로부터의 소석회와 함께 조절되도록 제어한다.

즉, 상기 PLC(Programmable Logic Controller)를 통해 생활폐기물 가연물질과 매립폐기물 가연물질의 투입량을 피드백 제어하여 소석회 투입장치에서 투입된 소석회와 함께 양질의 고형 연료를 생산하도록 한다. 이 때, 혼합량의 제어를 위한 확인은 공정 중에 분쇄가연물혼합저장조의 혼합물을 일정량 채취하여 조절이 가능할 뿐만 아니라, 혼합물의 성상에 따른 혼합분배율 체크를 위한 기기를 사용하여 조절 및 혼합비율체크를 위한 여러가지 수단이 사용될 수 있다.

상기 분쇄 가연물 혼합 저장조에 저장된 상기 생활폐기물 가연성 물질 및 상기 매립폐기물 가연성 물질을 소석회와 혼합할 때, 상기 생활폐기물 가연성 물질: 상기 매립폐기물 가연성 물질: 상기 소석회는 1:0.2 ~ 5:0.005 ~ 0.5의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 생활폐기물 가연성 물질: 상기 매립폐기물 가연성 물질: 상기 소석회의 혼합비율이 1:0.2 ~ 5:0.005 ~ 0.5의 중량비인 경우가 혼합 고형 연료의 열량, 밀도 등 물성을 우수하게 나타낼 수 있으나, 그에 한정하지 않는다.

또한, 상기 제1 선별장치와 상기 분쇄 가연물 혼합 저장조 사이에 가연물 분쇄기를 더 추가할 수 있다. 여기서, 상기 추가된 가연물 분쇄기는 분리된 매립폐기물 가연성 물질을 분쇄하는데 사용할 수 있다.

상기 제1선별장치 및 제2선별장치는 선별 스크린이 바람직하고, 상기 선별 스크린은 트롬멜 스크린 또는 디스크스크린 중 어느 하나 또는 이들의 연속적 구성인 것이 더욱 바람직하다.

이때 상기 제1선별장치와 상기 제2선별장치를 거친 재활원료는 상기 건조기 전에 선별혼합저장조에 일시 저장된다. 상기 선별혼합물저장조 내에서는 함수율 측정장치를 포함하여, 상기 [수1]에 따르는 기준을 통해 함수율이 10% 이하인 경우에는 건조기를 거치를 과정을 생략하고, 10% 초과하는 경우에는 건조기를 통과케하여 불필요한 에너지의 소모를 방지한다. 또한, 함수율이 10%를 초과하는 경우 건조기를 거치면서 건조기 내에서 최적화된 건조과정을 거치게 되는 점에서도 마찬가지로 불필요한 에너지 소지를 줄일 수 있다.

앞서 살핀, 선별혼합물저장조로부터 시작되는 생활폐기물 및 매립폐기물의 재활원료의 통합적 과정은 에너지 효율면에서 별개의 2라인을 통해 고형연료를생산 또는 활용하는 것보다 효율적이며, 앞서 고형연료의 저에너지 투입으로 양질의 고형연료를 생산할 수 있게 되는 핵심적인 과정인 것이다.

또한, 통합적인 단계에서 앞선 함수율 제어를 위한 과정이외에 건조과정이 끝난 이후에 바로 풍력선별기를 통과하게 하는 이유는 풍력선별기를 통한 밀도선별의 효과를 얻는 것을 물론이며, 함수율을 최소화하기 위해서 그리고 매립폐기물에 습윤으로 인한 미세토사가 남아있는 경우 최종 생산될 고형연료의 질이 저하될 수 있기 때문에 풍력선별기를 통해 매립폐기물 유래의 재활원료의 미세수분으로 인해 제거되지 않은 토사 등을 효율적으로 제거하고 동시에 함수율을 최소화할 수 있다는 종래의 매립폐기물 고형연료화의 문제점을 해결하고 에너지 절약의 관점에서 매우 큰 효율을 얻을 수 있는 점에 특징이 있다.

한편, 상기 선별혼합물저장조는 PCL을 통해 제어되는 혼합물의 양의 조절에 있어서 건조기를 통한 건조단계의 공정을 거치기 전의 버퍼(buffer)역할을 수행할 수 있다.

앞서, 상기 트롬멜 스크린과 상기 디스크 스크린은 입도차이로 선별하는 것이고, 상기 풍력선별기와 상기 비철금속선별기는 밀도차이로 선별하는 것이고, 상기 근적외선 광학선별기는 반사된 근적외선 파장에 의해 선별하고자 하는 물질의 특성을 스캐닝하여 목적물을 분류하고 목적물이 에어노즐에 위치했을 때 순간적인 압축공기를 분사하여 분리하는 것이다.

제1선별장치 및 제2선별장치를 통해 파봉, 파쇄된 생활폐기물 또는 매립폐기물에서 스크린 선별기를 통해 생분해성 물질을 분리한 것을 건조기를 통한 건조단계 이후의 단계로서 풍력선별기, 금속선별기, 비철금속 선별기로 불연물을 선별하고 근적외선 선별기로 폴리비닐클로라이드를 제거하는 공정;을 특징으로 할 수 있는 공정을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 불연물은 유리, 자기류, 금속류 재활용품을 포함한다.

한편 본 발명은, 상기 S-C2)의 건조공정 및 2차 함수율 제어공정은, 상기 건조공정에서 발생된 열풍을 열교환기를 통하여 포집하여 연료로 사용하는 공정을 더 포함하며, 상기 S-C5)의 혼합제어 공정은, 상기 혼합제어 공정 이후에, S-C6) 고형 연료 성형기로 이송하여 상기 고형 연료 성형기에 의해 폐기물 고형 연료로 성형시키는 공정; S-C7) 상기 성형기에 의해 성형된 폐기물 고형 연료를 냉각시켜 고형 연료 저장조에 저장시키는 공정; 및 S-C8) 고형 연료 성형 공정에서 발생한 악취공기를 여과하여 여과된 공기를 대기오염방지설비를 통하여 배기시키는 공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기를 이용한 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법일 수 있다.

상기 건조공정 및 2차 함수율 제어공정에서 발생되는 열원을 포집하여 연료로 사용할 수 있는 공정을 부가하여 에너지 소비의 극대화를 이루며, 악취제거공정을 포함하여, 친환경적인 공정을 부가할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여, 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형 연료 제조 공정도이다.

가. 생활폐기물의 제1선별

도 1과 같이, 반입한 생활폐기물을 제1 파봉파쇄기(101)를 통해 파봉, 파쇄한다. 여기서, 폐기물 수거차량에 의해 반입된 생활폐기물은 계량대에서 계량된 후 반입장으로 유입되어 생활폐기물 저장조에 일시 저장된다. 상기 생활폐기물 저장조는 버퍼기능과 함께 폐기물 크레인에 의한 혼합으로 균질화가 가능하다. 이후, 생활폐기물은 폐기물 크레인에 의해 상기 제1 파봉파쇄기(101)로 투입된다. 상기 생활폐기물은 전량 쓰레기 종량제 봉투에 담긴채로 반입되며, 쓰레기 종량제 봉투는 3, 5, 10, 20, 30, 50, 75, 100ℓ로 다양하다. 상기 제1 파봉파쇄기(101)는 선별을 위한 전처리 개념으로 종량제 봉투내의 소형 비닐 봉투들을 효과적으로 파봉하는 것이 주목적이며, 300mm 이상의 대형폐기물을 파쇄하는 부가적 기능을 수행한다.

그런 다음, 제1 트롬멜 스크린(111), 제1 디스크 스크린(112)으로 구성되는 제1선별장치(110)를 통해 생분해성 물질을 분리하고 입도선별을 행한 후 선별혼합물저장조(113)에 저장시킨다. 상기 선별혼합물저장조는 함수율 제어를 위한 공정제어와 연계하여 효율적인 진행을 도모하며, 또한 생활폐기물과 매립폐기물이 함께 저장되어 1라인을 통한 MT공정의 시작단계로서 버퍼역할을 한다.

더욱 상세하게는, 파봉파쇄된 생활폐기물 중 생분해성 물질의 분리는 생분해성 물질의 입도가 40mm이하로 작다는 점에 착안하여 입도선별을 하며 상기 제1 트롬멜 스크린(111)과 상기 제1 디스크 스크린(112)을 사용한다. 상기 제1 트롬멜 스크린(111)은 입도선별에 있어 가장 범용으로 사용하는 형식으로써 체의 크기 및 형상에 따라 원하는 크기에 맞추어 선별이 가능하다.

입도 80mm 이하의 선별물 내에는 생분해성 물질과 가연성물질, 불연성물질이 혼합되어 있으며 상기 제1 디스크스크린(112)으로 이송되어 40mm 이하의 유기물은 2차 처리를 위해 저장되고 40mm이상의 가연성물질과 불연성물질이 선별혼합물저장조(113)에 저장다.

그리고, 매립폐기물의 경우에는 생활폐기물의 MT공정에 유입되기 전 매립장에서 굴착 후에 일정의 토사를 제거한 후에 운반되어진 매립폐기물이 제2차선별장치(120)를 통해 개별적으로 선처리된다.

나. 매립폐기물의 제2선별

상기 생활폐기물과 별도로 반입한 매립폐기물을 제2 파봉파쇄기(102)로 파봉, 파쇄하고 제2 선별장치(120)를 통과시킨 후 매립폐기물 가연성 물질을 분리한다.

매립폐기물은 매립장에 따라 차이가 있으나 가연성 물질이 20% 이하, 토사가 65% 이상으로 가연성 물질보다 많은 토사를 제거하는 것이 주 공정이 된다. 토사의 1차 제거는 토사와 가연성 물질의 크기 차이를 이용한 입도선별을 사용하며, 2차 제거는 갈퀴를 이용해 가연성 물질 만을 걷어내는 기계적 선별방법을 이용한다. 선별된 토사는 복토 및 성토재로 재활용되며 가연성 물질은 선별혼합물저장조(113)에 저장된다. 선별혼합물저정조의 역할은 앞서 설명한 바와 같다.

이때, 매립폐기물을 파봉파쇄기에 투입하는 투입장치로서 로더 또는 크레인을 통해 호퍼로 투입된 매립폐기물은 투입구에 설치된 스크린을 통해 대형폐기물이 제거된 상태로 이송된다. 호퍼에 일시 저장된 폐기물은 컨베이어에 의해 제2 디스크 스크린(122)에 정량 이송된다.

제2 디스크 스크린(122)은 생활폐기물 전처리를 위한 형태와 동일한 것으로 디스크의 회전에 의해 막힘 현상이 적고 폐기물의 이송과 동시에 토사의 1차 선별이 가능하여 전체 시스템의 효율성을 높게 한다. 디스크 사이의 간격은 가연물질의 입도와 선별 효율를 고려하여 35~40mm로 선정한다.

제2 트롬멜 스크린(121)의 타공 크기도 35~40mm로 선정하여 가연물질의 손실을 최소화했으며 이에 따라 스크린의 막힘 현상을 제거하기 위한 기능이 추가된다. 하나는 스크린 내부 망 막힘을 방지하기 위한 칼날 장치이고 다른 하나는 스크린 외부 망 막힘 방지를 위한 브러쉬 장치로 고함수율의 매립폐기물 반입시에도 스크린 구멍 막힘 현상이 발생하지 않는다. 상기 제2 트롬멜 스크린(121)의 토사 제거 효율은 95~98%이다.

상기 제2선별장치를 거친 매립폐기물은 상기 생활폐기물의 MT 공정에서 생활폐기물의 제1선별장치를 거친 후 생활폐기물 유래 재활원료가 일시 저장되는 선별혼합저장조(113)에 함께 저장되거나 바로 건조기를 통과할 수 있다.

다. 제3차 선별 및 가변적 건조시스템을 통한 MT 공정의 통합

상기 제1차선별과 제2차 선별을 거친 두 재원이 선별혼합물저장조에 저장된 후에 선별혼합물저장조 내의 함수율측정장치를 통해 계절에 따른 함수율변화, 폐기물의 상태별 함수율 변화에 대해 에너지 소비를 줄이는 과정으로서, 함수율이 10%이하인 경우에는 건조기(115)를 통과하지 않고 풍력선별기(116), 금속선별기(117-a), 비철금속 선별기(117-b), 및 근적외선 광학선별기(118)를 포함하는 제3선별장치를 거치면서 통합된 MT공정에 진입하게 된다. 한편, 선별혼합물저장조 내의 함수율 측정장치를 통해 함수율이 10%초과하는 경우에는 건조기를 통과하면서, 풍력선별기(116), 금속선별기(117-a), 비철금속 선별기(117-b) 및 근적외선 광학선별기(118)를 포함하는 제3선별장치를 거치면서 통합된 MT공정에 진입하게 된다.

상기 건조기(115)는 50mm이하로 파쇄된 가연물을 건조하는 장치로서, 350℃의 열풍을 공급하는 연소로(도시 안함), 건조된 가연물을 저장하는 가연물 저장조(도시 안함)를 더 포함한다. 파쇄된 가연물은 건조기 투입컨베이어에 의해 정량적으로 공급되고 건조기의 속도제어 및 건조기 입출구 온도제어를 통하여 가연물의 함수율을 10% 이하로 건조하여 배출된다. 건조방식은 열풍가스와 파쇄 폐기물이 건조기 내에서 직접 접촉하여 폐기물을 건조하는 회전 드럼형, 직접 건조방식이다.

상기 건조기(115)는 건조할 폐기물의 함수율에 따라 드럼구동속도를 조절 할 수 있는 인버터 적용으로 체류시간을 조절한다(평균 폐기물 체류시간: 30분). 또한, 열풍온도가 낮아(300∼350℃) 화재위험이 적고 열에 의한 폐기물의 용융, 부착, 고착이 없고, 최대 일일 24시간 연속 운전 가능하다. 상기 건조기는 함수율이 10%를 초과하는 경우 폐기물량, 열풍량, 드럼회전수 제어로 폐기물을 건조하여 함수율을 제어할 수 있다.

상기 연소로(도시 안함)는 직접 가열식이고, 건조 배가스 인입/배출온도: 132℃/350℃이고, 직접 가열식으로 열효율 우수, 캐스타블 시공으로 내열성이 강화되었고, LNG연소로 온도제어한다.

상기 건조 가연물 저장조(도시 안함)는 상기 분쇄 가연물 혼합 저장조(150)과 동일한 형태이다.

이때, 상기 건조공정에서 발생된 열풍을 열교환기를 통하여 포집하여 연료로 사용하도록 상기 건조기(115)에는 열교환기(250)를 설치한다.

상기 건조기를 거친 생활폐기물 유래 재활원료와 매립폐기물 유래 재활원료 또는 선별혼합저장조로부터 함수율10%이하의 생활폐기물 유래 재활원료와 매립폐기물 유래 재활원료는 풍력선별기(116)로 이송된다.

입도 80~200mm의 선별물은 생분해성 물질이 제거된 상태의 폐기물로 상기 풍력선별기(116)로 이송된다.

입도 200mm 이상의 선별물은 후단 선별장치의 효율적인 선별을 위해 상기 제1 파쇄파봉기(101)로 재순환되어 200mm 이하로 파쇄된다. 그러나, 필요에 의해 제2파쇄파봉기로 재순환시킬 수도 있다.

상기 제1 디스크 스크린(112)은 디스크의 교반작용으로 가벼운 물질의 선별이 가능하여 생분해성 물질 선별이 용이하고 디스크의 회전력으로 막힘 현상이 적으나 인입 폐기물 층의 두께가 두꺼워지면 선별효율이 떨어지는 단점이 있어 상기 제1 트롬멜 스크린(111)으로 1차 선별 후 폐기물 반입량을 축소, 반입함으로써 생분해성 물질의 선별효율을 높게 한다.

상기 풍력선별기(116)의 1차 목적은 밀도차를 이용하여 종이류나 섬유, 고무/피혁, 비닐/플라스틱류 등의 가연성물질을 분리하는 것에 있으며 2차 목적은 폐기물의 자연건조를 향상시키기 위함이다. 특히, 매립폐기물 유래 재활원료에 남아 있는 미세한 토사 등을 풍력에 의해 제거할 수 있는 기능을 함께 행할 수 있다는 점과 함수율을 낮추는 과정을 선별과정과 함께 수행한다는 점이 본 발명의 하나의 특징이다.

상기 풍력선별기(116)에서 밀도가 큰 중량물들은 상기 풍력선별기(116)의 아래로 배출되며 상기 금속선별기(117-a)로 유입된다. 중량물의 구성은 목재류, 음식물류, 불연성물질이 혼합되어 있으며 상기 금속선별기(117-a), 비철금속 선별기(117)에서는 철금속과 비철금속을 분리한다.

상기 근적외선 광학선별기(118)는 반사된 근적외선 파장에 의해 선별하고자 하는 물질의 특성을 스캐닝하여 목적물을 분류하고 목적물이 에어노즐에 위치했을 때 순간적인 압축공기를 분사하여 분리한다. 시스템 설정에 따라 플라스틱의 재질별 분류(PE, PS, PET, PVC 등)가 가능하나 본 발명의 폐기물 연료화를 위한 선별시설에서는 연소 시 다이옥신 유발물질인 PVC만을 제거한다.

최종 선별된 가연성 물질은 상기 가연물 분쇄기(140)에서 고형연료의 품질기준에 맞게 분쇄된다. 분쇄방식은 크게 2축 전단식과 그라인더 형식이 대표적이며 기계장치가 적고 플라스틱 및 비닐류의 분쇄가 용이한 그라인더 형식의 분쇄기를 채택했다. 최종 생산되는 고형연료의 크기인 50mm 이하에 맞게 분쇄물의 입도 또한 50mm 이하이다.

안정적인 폐기물의 공급을 위한 버퍼 기능으로 상기 분쇄 가연물 혼합 저장조(150)를 설치한다. 폐기물 배출구 형태가 호퍼형일 경우 저장조 중단에 브릿지가 형성 될 수 있어 판형의 배출구조를 채용한다.

상기의 생활폐기물 및 매립폐기물 가연성 물질을 가연물 분쇄기(140)로 분쇄된 가연물은 분쇄 가연물 혼합 저장조(150)에 저장한다.

상기 최종 선별된 가연성 물질이 가연물 분쇄기에 투입되는 공정에, 수요처의 요구조건에 맞게 발열량이 더욱 높은 고형연료를 제작하기 위해, 도 3에서와 같이 열량보조재(201)를 투입하는 공정을 추가할 수 있다. 상기 열량보조재 투입공정을 필요에 따라 선택적으로 행해 질 수 있다. 이 때 투입되는 열량보조재의 종류는 재활용 선별 단지 등의 시설에서 고열량의 가연분이 그 종류를 이루며, 주로 비닐류가 사용되어 질 수 있다.

라. 분쇄가연물의 혼합제어

상기 생활폐기물과 매립폐기물이 시간차를 두고 각각의 제1선별장치, 제2선별장치를 통과한 후, 건조기 또는 풍력선별기를 기친 후 비철금속선별기(117)와 상기 근적외선 선별기(118)를 통과하여 상기 가연물 분쇄기(140)에서 분쇄하고 상기 분쇄 가연물 혼합저장조(150)에 저장된 후, 상기 분쇄 가연물 혼합저장조에서의 혼합물의 배합량의 조건의 최적화를 위해 PLC(Programmable Logic Controller)(500)를 통한 제어를 하는 것이 본 발명의 특징이다.

이때, PLC(Programmable Logic Controller)(500)를 통한 제어는 매립폐기물로부터 분리한 가연물의 열량이 높다는 점에서, 매립폐기물로부터 분쇄가연물 혼합저장조에 투입되는 양을 최종생산될 고형연료의 기준적합성에 맞게 조절하기 위함이며, 분쇄 가연물 혼합저장조(150)에서 혼합물의 열량이 기준치에 미달하는 경우 PLC(Programmable Logic Controller)(500)을 통해 제2스크린(122)으로부터 선별혼합저장조(113)에 제공되는 매립폐기물 유래 재원의 양을 더 높이는 제어를 수행하게 되며, 또한 소석회 투입장치(155)의 투입량의 조절을 함께 행하여 최상의 양질 고형연료를 얻기 위한 제어단계라 할 수 있다.

즉, 상기 PLC(Programmable Logic Controller)(500)를 통해 생활폐기물 가연물질과 매립폐기물 가연물질의 투입량을 피드백 제어하여 소석회 투입장치(155)에서 투입된 소석회와 함께 일정 비율로 혼합된다.

상기의 혼합과정을 거친 혼합물은 성형과정을 거치기 전의 단계로서, 플러프(fluff)의 형태로서의 고형연료의 일종을 이루고 있으며, 본 발명으로서 상기의 혼합과정까지 거친 경우에는 그 발열량이 조절 및 건조기와 풍력선별을 이용한 동시적용으로 함수율이 조절 되었기 때문에, 플러프 상태로 연료로 사용될 수 있는 부분에 바로 적용이 가능하다.

한편, 상기 분쇄 가연물 혼합 저장조(150)에 저장된 상기 생활폐기물 가연성 물질 및 상기 매립폐기물 가연성 물질을 PLC(500)에 의해 제어하여 소석회와 혼합한 후 고형 연료 성형기(160)로 이송하여 상기 고형 연료 성형기(160)에 의해 팰릿이나 플레이크 형태의 폐기물 고형 연료로 성형시킨다.

한편, 상기 고형연료 성형기를 거치기 전의 고형연료의 일종인 플로프(fluff)를 수득한 후 이하의 성형단계 및 저장 단계 등을 생략할 수 있음은 앞서 설명한 바와 같고, 이에 따른 에너지 절약의 큰 효율도 얻을 수 있다.

여기서, 상기 분쇄 가연물 혼합 저장조에 저장된 상기 생활폐기물 가연성 물질 및 상기 매립폐기물 가연성 물질을 소석회와 혼합할 때, 상기 생활폐기물 가연성 물질: 상기 매립폐기물 가연성 물질: 상기 소석회는 1:0.2 ~ 5:0.005 ~ 0.5의 중량비로 혼합함이 바람직하다.

상기 고형 연료 성형기(160)는 파쇄, 선별공정을 거친 후에 혼합된 상기 생활폐기물 가연성 물질과 상기 매립폐기물 가연성 물질을 팰릿이나 플레이크 형태의 폐기물 고형 연료로 최종 성형하기 위한 설비이다. 상기 고형 연료 성형기(160)는 단축 스크류 압출기(Single Screw Extruder)를 사용하며, 상기 압출기의 공정사고 방지를 위하여 혼합물의 정량공급과 이에 따른 상기 압출기 내로의 일정 압입이 필요하다. 또한, 회전하는 다이즈의 가공된 구멍에 건조폐기물을 회전링과 롤러로 절단, 압축, 성형하는 방식이다. 외부가열이 없어 전력소모량이 적은 장점이 있다. 또한, 압축열에 의한 수분증발효과, 미생물 살균효과가 있다.

그 후, 상기 성형기에 의해 성형된 폐기물 고형 연료를 냉각시켜 고형 연료 저장조(170)에 저장시킨다.

그런 다음, 상기 생활폐기물 가연성 물질 분리 공정, 상기 매립폐기물 가연성 물질 분리 공정및 상기 고형 연료 성형 공정에서 발생한 악취공기를 여과하여 여과된 공기를 대기오염방지설비(180)를 통하여 배기시킨다.

여기서, 성형과정에서 발생하는 증기는 상당한 악취를 유발시키므로, 압출기의 배기를 상기 대기공해방지설비(180)에 의해 포집하여 세정처리를 한 후에 대기중으로 배출한다.

이하, 본 발명을 구체적인 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1과 같은 구성으로 생활폐기물이 제1 파봉파쇄기(101)에서 파봉, 파쇄된 후 제1 선별장치(110)를 통과하며 생활폐기물 가연물질이 분리되었다. 즉, 파봉, 파쇄된 생활폐기물이 제1 트롬멜 스크린(111)과 제1 디스크 스크린(112)를 통과하며 입도 선별되어 생분해성 물질이 분리되었고, 분리된 물질은 선별혼합물저장조(113)으로 투입하였다.

한편, 매립폐기물이 제2파봉파쇄기(102)에서 파봉, 파쇄된 후 제2선별장치(120)를 통과하여 매립폐기물 가연물질이 분리된 후, 선별혼합물저장조(113)으로 투입하였다.

상기 선별혼합물저정조 내에서의 함수율측정장치를 통해 함수율을 측정하여 함수율이 10%초과하는 경우 건조기(115)로 투입된 생활폐기물 가연물질과 매립폐기물 가연물질은 건조기를 통해 건조되고 풍력선별기를 통해 밀도선별을 하였다. 한편, 함수율이 10%이하인 경우에는 바로 풍력선별기에 투입하였다.

상기의 함수율측정장치는 본 실시예의 경우에는 선별혼합물저장조 내에 설치하여 PLC를 통한 자동제어에 의해 처리된 것이며, 이러한 함수율측정장치는 도2에서와 같이 선별혼합물저장조 다음에 시간적으로 분리된 공정을 통해 더욱 정밀한 함수율을 측정한 뒤 이후의 단계를 진행할 수도 있다.

상기와 같이 건조기를 거침과 아울러 풍력선별을 하는 과정에서, 풍력 선별에 의한 밀도선별 이외에 매립폐기물에 있던 미세한 토사의 제거 및 건조기를 거친 이후의 함수율을 더욱 낮게 하는데 큰 효과가 있었고, 함수율이 10%이하의 경우에는 바로 풍력선별기를 통과하게 하였기 때문에 에너지 효율면에서 큰 효과가 있었다.

상기 건조기를 비롯하여 풍력선별기, 금속선별기, 비철금속선별기 및 가연물 분쇄기는 제3선별장치로서 통합공정으로서의 특징이 있고, 이후의 단계 또한 1라인으로 고형연료가 생산된다는 점이 본 발명의 특징임은 앞서 설명한 바와 같다. 본 1라인의 통합공정을 통해 고형연료 생산을 위한 에너지를 절감할 수 있었다.

앞서 설명한 제3선별장치로서 건조기를 통과한 가연성 물질은 풍력선별기(116)와 금속선별기(117-a), 비철금속선별기(117-b)을 통과하여 밀도별로 불연물이 선별되고, 근적외선 광학선별기(118)를 통과하며 PVC가 분리되었다.

그런 다음, 생활폐기물 가연물질과 매립폐기물 가연물질은 가연물 분쇄기(140)에서 분쇄된 후 분쇄 가연물 혼합 저장조(150)로 저장되었다.

이때, 가연물 혼합저장조(150)에서부터 혼합물의 양과 조성비를 체크하여 유입되는 매립폐기물 유래 재원의 양조절 및 소석회양의 제어를 PLC(Programmable Logic Controller)(500)을 분쇄가연물 혼합저장조(150), 제2선별장치(120), 소석회투입장치(155)와 연계하여 제어하였다. 즉, 상기 PLC(Programmable Logic Controller)(500)를 통해 생활폐기물 가연물질과 매립폐기물 가연물질의 투입량을 피드백 제어하여 소석회 투입장치(155)에서 투입된 소석회와 함께 일정 비율로 혼합하였다.

상기 분쇄 가연물 혼합 저장조(150)에 저장된 상기 생활폐기물 가연성 물질과 상기 매립폐기물 가연성 물질과 소석회는 1: 1.5: 0.015의 중량비로 혼합되었다.

혼합된 상기 생활폐기물 가연성 물질과 상기 매립폐기물 가연성 물질과 상기 소석회는 고형 연료 성형기(160)로 이송되어 팰릿 또는 플레이크 형태의 혼합 고형 연료로 성형되었다.

상기 성형된 혼합 고형 연료는 냉각되어 고형 연료 저장조(170)로 저장되었다.

이때, 상기 생활폐기물 가연성 물질 분리 공정, 상기 매립폐기물 가연성 물질 분리 공정및 상기 고형 연료 성형 공정에서 발생한 악취공기를 여과하여 여과된 공기를 대기오염방지설비(180)를 통하여 배기시켜 생활폐기물과 매립폐기물의 혼합 고형연료를 제조하고 저위발열량을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.

도 2에서와 같이, 상기 실시예 1에서 함수율측정장치(114)가 선별혼합물저장조와 연계되는 공정으로 구성하여 시간적 간격을 두고 정밀한 함수율 측정을 통한 건조기 또는 풍력선별기로의 투입조건을 설정한 것을 제외하고는 실시예 1을 따랐다.

상기 함수율측정장치를 선별혼합물저장조와 연계되는 공정으로 구성하여 정밀한 함수율 측정을 통한 경우에는 에너지 절약면에서 장점이 있었다.

도 3에서와 같이, 상기 실시예 1에서 열량보조재 투입장치를 더 포함하여 실시한 것을 제외하고는 실시예 1을 따랐다.

상기 열량보조재 투입장치를 더 둔 경우, 고형연료의 열량을 수요자의 수요에 맞게 조절할 수 있는 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

비교예 1

생활폐기물 만을 사용하여 상기 실시예 1의 생활폐기물 경로의 공정을 수행하고, 함수율 측정장치를 통한 공정의 제어없이 생활폐기물 단독의 고형연료를 제조하고 저위발열량 및 투입에너지를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.

비교예 2

매립폐기물 만을 사용하여 상기 실시예 1의 매립폐기물 경로의 공정을 수행하고, 함수율 측정장치를 통한 공정의 제어없이 매립폐기물 단독의 고형연료를 제조하고 저위발열량 및 투입에너지를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
저위발열량(kcal/kg)	4000	4100	3000	3400

여기서, 상기 저위발열량은 하기 수식에 의해 결정된다.

[수 1]

여기서, 상기 고위발열량은 폐기물의 피연소대상 물질이 완전 연소되어 이산화탄소와 물이 생성되는 과정에서 발생되는 총열량이고,

상기 수소조성비는 원소분석에 의한 폐기물내 수소의 조성비이고,

상기 수분함량은 폐기물내의 함수율을 말한다.

본 발명의 실시예 1의 저위발열량은 4000kcal/kg이고, 실시예 2의 저위발열량은 4100kcal/kg이고, 비교예 1의 저위발열량은 3000kcal/kg이고, 비교예 2의 저위발열량은 3400kcal/kg으로서, 본 발명의 혼합 고형연료는 저위발열량이 기준 저위발열량인 4000 ~ 4500kcal/kg을 만족하는 우수한 특성을 갖는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

101: 제1 파봉 파쇄기 102: 제2 파봉 파쇄기
110: 제1 선별장치 111: 제1 트롬멜 스크린
112: 제1 디스크 스크린 113: 선별혼합저장조
114: 함수율 측정장치 115: 건조기
116: 풍력선별기 117-a: 금속선별기
117-b: 비철금속선별기 118: 근적외선 선별기
120: 제2 선별장치 121: 제2 트롬멜 스크린
122: 제2 디스크 스크린 130: 제3선별장치
150: 분쇄가연물 혼합저장조 155: 소석회 투입장치
160: 고형 연료 성형기 170: 고형 연료 저장조
180: 대기 오염 방지 설비 201: 열량보조재 투입장치
250: 열교환기 500: PLC

Claims

생활폐기물의 MT(Mechanical-(Biological)Waste Treatment)공정에서 매립폐기물의 재활용 처리를 연계하는 통합공정으로서,
S-A1) 각 공정을 전반적으로 제어하고 감시하는 PLC(Programmable Logic Controller)의 공정제어에 의하여, 생활폐기물을 제1 파봉파쇄기로 파봉, 파쇄하고 제1 선별장치를 통과시킨 후 생활폐기물 가연성 물질을 분리하는 제1선별공정;
S-B1) 상기 생활폐기물과 별도로 반입한 매립폐기물을 제2 파봉파쇄기로 파봉, 파쇄하고 제2 선별장치를 통과시킨 후 매립폐기물 가연성 물질을 분리하는 제2선별공정;
S-C1) 상기 제1선별공정 및 제2선별공정을 통해 분리된 생활폐기물 가연성물질과 매립폐기물 가연성 물질을 임시 저장하는 선별혼합물저장조의 함수율측정장치를 PLC에 의해 제어하여 저장조에 혼합되어 있는 가연성혼합물질의 함수율이 10% 이하인 경우에는 하기 S-C3) 단계로 공급되고, 함수율이 10% 초과인 경우에는 하기 S-C2)의 제3선별장치에 공급되도록 PLC에 의해 공정을 조절하는 선별혼합물저장 및 1차 함수율 제어공정;
S-C2) 상기 선별혼합물저장 및 1차 함수율 제어공정을 통해 유입되는 함수율이 10% 초과의 가연성혼합물질을 건조기를 통해 건조단계를 거쳐 함수율을 10% 이하로 조절하는 건조공정 및 2차 함수율 제어공정;
S-C3) 선별혼합물저장 및 1차 함수율 제어공정을 통한 함수율이 10%이하인 가연성혼합물질로서 건조기를 거치지 않은 가연성물질 또는 상기 건조공정 및 2차 함수율 제어공정을 거친 함수율이 10%이하의 가연성혼합물을 풍력선별기를 통해 밀도선별과 함께 미세의 토사를 제거하는 풍력선별 및 3차 함수율 제어공정;
S-C4) 상기 풍력선별 및 3차 함수율 제어공정을 통과한 가연성 물질을 금속선별기, 비철금속선별기, 근적외선 광학선별기, 및 가연물 분쇄기를 통해 순차적으로 선별하는 제3선별공정을 거친 가연물을 분쇄 가연물 혼합 저장조에 저장하는 가연물 혼합공정; 및,
S-C5) 상기 분쇄 가연물 혼합 저장조에 저장된 상기 생활폐기물 가연성 물질, 상기 매립폐기물 가연성 물질, 및 소석회와 혼합하여 혼합물을 구성하는 혼합제어공정;을 포함하며,
상기 S-C5) 혼합제어공정에서 상기 생활폐기물 가연성 물질, 상기 매립폐기물 가연성 물질, 및 상기 소석회가 일정 범위 내의 중량비로 혼합되도록 PLC를 통해 상기 생활폐기물 가연성 물질과 상기 매립폐기물 가연성 물질의 투입량이 피드백 제어되고,
상기 중량비는 상기 혼합물의 열량이 기준치 이상이 되는 범위에서 결정되고, 상기 혼합물의 열량이 상기 기준치에 미달하는 경우 상기 매립폐기물의 투입량이 증가하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 건조기를 이용한 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 S-C2)의 건조공정 및 2차 함수율 제어공정은, 상기 건조공정에서 발생된 열풍을 열교환기를 통하여 포집하여 연료로 사용하는 공정을 더 포함하며,
상기 S-C5)의 혼합제어 공정은, 상기 혼합제어 공정 이후에,
S-C6) 고형 연료 성형기로 이송하여 상기 고형 연료 성형기에 의해 폐기물 고형 연료로 성형시키는 공정;
S-C7) 상기 성형기에 의해 성형된 폐기물 고형 연료를 냉각시켜 고형 연료 저장조에 저장시키는 공정; 및
S-C8) 고형 연료 성형 공정에서 발생한 악취공기를 여과하여 여과된 공기를 대기오염방지설비를 통하여 배기시키는 공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기를 이용한 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 함수율은 하기 수식의 수1에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 건조기를 이용한 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법.

[수 1]
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1선별장치 및 상기 제2선별장치는 스크린 선별기로서 하나 또는 2 내지 4개의 연속적인 구성을 가지며,
상기 S-C1) 단계에서의 상기 함수율제어공정은 PLC에 의해 자동제어 되는 것을 특징으로 하는 건조기를 이용한 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 스크린 선별기는 트롬멜 스크린, 디스크 스크린인 것을 특징으로 하는 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법.
제4항에 있어서,
S-D1) 열량보조재 투입공정으로서, 상기 제3선별장치의 가연물분쇄기 전에, 열량보조재 투입장치를 통해 발열량을 높일 수 있도록 열량 보조재를 투입하는 공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생활폐기물 및 매립폐기물의 혼합 고형연료 제조방법.
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