KR101074146B1 - 폐플라스틱의 저온 열분해 반응을 이용한 전기발전 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐플라스틱의 저온 열분해 반응을 이용한 전기발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐플라스틱의 저온 열분해 시 생성되는 고온의 유기가스를 가스 터빈을 통해 연소시켜 전기를 발전시키는 폐플라스틱의 저온 열분해 반응을 이용한 전기발전 시스템에 관한 것이다. 이를 위하여, 작은 크기로 분쇄된 폐플라스틱을 단계별로 온도를 높여 가열하는 예열호퍼를 포함하고, 상기 예열호퍼에서 가열된 폐플라스틱을 가열 용융하여 반응로로 공급하는 용융압출기와, 상기 용융압출기를 통해 용융된 폐플라스틱을 가열하여 열분해 반응를 통해 유기가스를 생산하는 복수개로 구성되는 반응로와, 상기 반응로를 통해 생산된 유기가스를 고온 상태로 압축저장하는 압축저장탱크와, 상기 압축저장탱크로부터 분사된 고온의 유기가스를 연소하여 전기를 발전하는 가스터빈 발전기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐플라스틱의 저온 열분해 반응을 이용한 전기발전 시스템{POWER GENERATING SYSTEM USING LOW-TEMPERATURE PYROLYSIS REACTION OF WASTE PLASTIC}

본 발명은 폐플라스틱의 저온 열분해 반응을 이용한 전기발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐플라스틱의 저온 열분해 시 생성되는 고온의 유기가스를 가스 터빈을 통해 연소시켜 전기를 발전시키는 폐플라스틱의 저온 열분해 반응을 이용한 전기발전 시스템에 관한 것이다.

폐플라스틱의 매립은 심각한 환경오염을 유발하기 때문에 폐플라스틱의 처리와 자원으로 재활용하기 위한 기술이 활발히 연구되고 있다. 이러한 폐플라스틱의 재활용 기술에는 에너지 재활용, 원료 재활용과 화학 재활용이 있다.

폐플라스틱의 에너지 재활용은 폐플라스틱의 소각에 의하여 얻어지는 열에너지를 이용한다. 그러나 폐플라스틱의 소각 시 다이옥신(Dioxin), 퓨란(Furan)계 물질들 등 환경과 인체에 치명적인 유해물질이 필연적으로 생성되고 있으므로, 국내외적으로 규제가 강화되고 있는 유해물질의 정화를 위하여 환경오염방지시설의 투 자와 운전에 많은 비용이 소요되는 단점이 있다.

따라서 폐플라스틱은 에너지 재활용보다는 원료 재활용과 화학 재활용이 우선적으로 고려되고 있다.

폐플라스틱의 원료 재활용은 폐플라스틱 자체를 분류하여 플라스틱 제품의 원료로 이용한다. 폐플라스틱의 원료 재활용을 위해서는 폐플라스틱을 종류별로 분류해야 하는데, 상용성이 없거나 적은 폐플라스틱을 분류하는데 수반되는 많은 난제로 인하여 작업성 및 경제성이 낮은 문제를 내포하고 있다.

또한, 화학 재활용은 폐플라스틱으로부터 원료로 이용할 수 있는 유기가스 및 오일을 얻는 것이며, 이런 폐플라스틱을 무산소 타입의 저온(300~700℃)으로 열분해하여 발생된 유기가스와 이를 냉각하여 오일로 전환시키는 것이 폐플라스틱의 저온 열분해 장치이다.

폐플라스틱의 화학 재활용을 위한 유화 장치와 기술은 본 발명자가 개발한 발명인 대한민국 공개특허공보 제2005-97073호, 제2006-102577호 등을 포함하여 여러 문헌을 통해 찾아볼 수 있다.

기존의 유화 장치는 회분식의 배치타입과 가열 스크류를 이용한 연속식타입으로 구별된다.

회분식 배치타입은 시설비가 저렴하지만 1회씩 가동과 냉각 배출을 반복하여야 하기 때문에 가열 에너지의 낭비가 심하고 공정의 연속성이 없어서 생산성이 낮은 문제점이 있고, 스크류 연속식타입은 기계장치의 기술적 정교함이 요구되어 기계장치의 시설비가 많이 들고 처리량이 적은 관계로 사업성이 떨어지는 문제점을 갖고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 폐플라스틱의 저온 열분해 유화장치는 용융압출기를 이용한 연속식 배치타입으로서 분쇄기, 용융압출기, 주반응로, 보조반응로, 가스분리타워, 응축기로 구성된다.

그러나 상기 유화장치의 용융압출기는 분쇄된 폐플라스틱을 상온에서 그대로 투입하여 용융하기 위한 가열 온도까지 가열하는 데에 에너지 소모가 많아서 유기가스 및 오일 생산의 원가가 높은 문제점이 있었다.

또한, 폐플라스틱을 가열 용융하는 중 발생되는 수증기의 배출이 원활하지 못하여 생산되는 유기가스 및 오일의 품질이 떨어지고, 폭발성을 띤 반응로의 비정상적인 배출로 인한 코킹(Cocking) 현상이 발생하여 반응로 내부의 용적이 감소하고, 상기 코킹 현상과 함께 작업자의 온도체크 및 시간 등의 사소한 관리 미숙으로 인하여 배출 밸브에 탄화 슬러지가 쌓여 막임 현상이 자주 일어나는 문제점이 있었다.

또한, 보조 반응로로 유입되는 반유동체 용융물의 원료량을 정확하게 측정하지 못하여 연속식 공정에 따른 분해속도를 관리할 수가 없어 전체 생산 공정이 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

한편, 전기를 생산하는 발전기 중 가스터빈 발전기는 고온, 고압의 연소가스로 터빈을 가동시켜 발전하는 발전기로, 압축기로 공기를 압축하고 압축된 공기를 연소실로 이송하여 분사한 연료를 연소시킴에 따라 발생되는 고온, 고압의 연소가스를 내뿜으면서 터빈을 회전시켜 발전을 한다.

그러나 가스터빈은 연료의 소비가 많아 유지비가 많이 드는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 폐플라스틱의 저온 열분해 반응 유화장치를 이용하여 발생된 유기가스를 통해 가스터빈을 사용하여 전기를 발전하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 매회 공정마다 폐플라스틱을 용융하기 위하여 용융압출기를 가열 온도까지 올리기 위한 시간 및 에너지의 낭비를 줄이는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 용융압출기와 반응로에서 가열 용융 중 발생되는 코킹 현상으로 인하여 반응 후 슬러지의 배출이 원활하게 되지 않고 품질이 낮은 오일이 생산되는 문제점을 해결하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 반응로에 투입되는 용융물의 중량과 반응 후의 중량을 정확하게 측정하여 연속식 전체 생산 공정의 관리에 따른 운전성 및 작업성을 향상하는 데에 있다.

본 발명인 폐플라스틱의 저온 열분해 반응을 이용한 전기발전 시스템은 작은 크기로 분쇄된 폐플라스틱을 단계별로 온도를 높여 가열하는 예열호퍼를 포함하고, 상기 예열호퍼에서 가열된 폐플라스틱을 가열 용융하여 반응로로 공급하는 용융압 출기와, 상기 용융압출기를 통해 용융된 폐플라스틱을 가열하여 열분해 반응를 통해 유기가스를 생산하는 복수개로 구성되는 반응로와, 상기 반응로를 통해 생산된 유기가스를 고온 상태로 압축저장하는 압축저장탱크와, 상기 압축저장탱크로부터 분사된 고온의 유기가스를 연소하여 전기를 발전하는 가스터빈 발전기를 포함하여 이루어진다.

본 발명은 폐플라스틱의 저온 열분해 반응 유화장치를 이용하여 발생된 유기가스를 통해 가스터빈을 사용하여 전기를 발전하는 효과가 있다.

또한, 용융압출기에서 단계별로 높이는 가열 온도를 독립적으로 유지할 수 있는 예열호퍼가 형성됨에 따라 매회 공정마다 폐플라스틱을 용융하기 위하여 용융압출기를 가열 온도까지 올려야 하는 시간 및 에너지의 낭비를 줄일 수 있고, 이를 통해 생산 원가를 줄이는 효과가 있다.

또한, 용융압출기와 반응로에서 점차적으로 가열 온도를 높임에 따라 가열 용융 중 발생되는 코킹 현상을 방지할 수 있어서 반응 후 슬러지를 원활하게 배출할 수 있고, 많은 양의 고온 유기가스를 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 용융압출기로부터 반응로에 투입되는 용융물의 중량과 반응 후의 중량을 정확하게 측정할 수 있어 전체 생산 공정의 운전성과 작업성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 생산된 유기가스가 고온, 고압이므로 가스터빈의 공기 압축기와 재생 기를 필요로 하지 않아 부품의 수를 줄일 수 있어서 생산 원가를 줄이는 효과가 있다.

본 발명에 의한 폐플라스틱의 저온 열분해 반응을 이용한 전기발전 시스템의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.

먼저 본 발명인 폐플라스틱의 저온 열분해 반응을 이용한 전기발전 시스템은 작은 크기로 분쇄된 폐플라스틱을 단계별로 온도를 높여 가열하는 예열호퍼를 포함하고, 상기 예열호퍼에서 가열된 폐플라스틱을 가열 용융하여 반응로로 공급하는 용융압출기와, 상기 용융압출기를 통해 용융된 폐플라스틱을 가열하여 열분해 반응를 통해 유기가스를 생산하는 복수개로 구성되는 반응로와, 상기 반응로를 통해 생산된 유기가스를 고온 상태로 압축저장하는 압축저장탱크와, 상기 압축저장탱크로부터 분사된 고온의 유기가스를 연소하여 전기를 발전하는 가스터빈 발전기를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 다른 실시예로 공기를 압축하는 압축기와 흡입되는 가스를 배기열을 이용하여 고온으로 가열하는 재생기를 필요로 하지 않는 가스터빈 발전기일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 반응로는 내부에 수직으로 형성된 샤프트와, 열분해 반응을 향상하기 위한 상기 샤프트의 하부에 형성된 임펠러와, 열분해 반응으로 발생되는 유기가스의 상승 시 함께 상승되는 미세탄화물 및 미세먼지를 차단하기 위하여 수평방향으로 상기 샤프트에 연결 형성된 격판과, 열분해 반응 후 남은 슬러지를 배출하는 배출구가 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 반응로를 가열하기 위하여 상기 반응로의 외부에 방사상으로 원적외선 히터봉이 형성되고, 상기 반응로의 하부에는 열분해 반응 동안의 내부 중량을 산출하기 위하여 로드셀이 형성되는 것을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 반응로의 열분해 반응 후 잔류하는 유기가스를 제거하기 위하여 상기 반응로에 연결되어 압축질소가스를 공급하는 질소가스 압축기와, 상기 반응로의 배출구를 통해 배출되는 슬러지를 받아내기 위하여 질소가스가 충전된 슬러지 박스를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 예열호퍼는 상기 예열 호퍼의 투입부에 투입하는 열가소성 수지 또는 고무를 배출부로 향할수록 단계별로 구별되어 높아지는 가열 온도로 가열하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 예열호퍼는 각 층간의 열전달을 차단하여 단계별 온도를 유지하기 위한 복수개의 단열 가스켓과, 상기 예열호퍼를 단계별로 가열하기 위하여 상기 예열호퍼의 외부를 감싸고 내부에는 열매체가 흐르는 독립된 복수개의 열전달 파이프를 포함할 수 있다..

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 용융압출기의 상부에 용융된 폐플라스틱에 포함된 수증기를 배출하기 위한 에어홀이 형성될 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하기로 한다. 하기 설명은 일실시예일 뿐이고 본 발명은 이것에 국한되지 않는다.

본 발명인 폐플라스틱의 저온 열분해 반응을 이용한 전기발전 시스템은 분쇄기, 용융압출기(100), 반응로(200)로 구성되는 열분해 반응 유화 시스템과, 압축저장탱크, 가스터빈이 더 포함되어 구성되고, 각 장치는 밸브와 배관으로 연결되어 있다.

도 1은 본 발명의 주요 구성인 용융압출기(100)와 반응로(200)가 도시된 유화 시스템 구성도이다.

먼저 폐플라스틱을 선별하여 용융압출하기 위하여 분쇄기를 통해 4㎝ㅧ4㎝ 정도의 크기로 분쇄하여 가열 용융하기 위하여 용융압출기(100)에 투입한다.

기존의 폐플라스틱을 이용한 유화장치는 용융압출기(Extruder)에 분쇄된 폐플라스틱을 상온에서 그대로 투입하였다. 이로 인해 가열 용융을 하기 위한 온도까지 도달하는데 시간이 오래 소요되어 에너지의 소모가 많아 오일 생산의 원가가 높은 문제점이 있었다.

그리고 용융압출기의 내부 가열 온도가 200℃에 달하여 분쇄된 폐플라스틱에 묻어 있거나 함유되어 있던 수분이 가장 빨리 수증기화하여 팽창함에 따라 용융압출기 내부의 압력이 높아져 반응로로 유입되는 반유동체의 원료가 원활히 배출되지 않거나, 폭발성을 띤 비정상적인 배출을 하는 경우가 있다.

이 경우 반응로 중앙에 위치한 교반기에 충격이 가해지거나 높은 온도의 반응로 내벽에 붙어 타버리게 되어 반응로의 온도전도를 방해하는 코킹 현상이 발생하게 된다.

코킹 현상이 발생하게 되면 반응로 내부에서 열분해 반응이 올바르게 일어나기가 어려워 유기가스의 생산량이 감소하는 문제점이 생긴다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 용융압출기(100)는 폐플라스틱 원료를 단계별로 온도를 높여 가열하는 예열호퍼(110)를 구비한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 예열호퍼(100)는 깔때기 형상을 한 원통형으로 상부에서 하부로 내려갈수록 지름이 좁아지는 형상으로, 단열 가스켓(112), 열전달 파이프(114), 보일러(116), 단열재(118)를 포함하여 구성된다.

도 2는 예열호퍼의 사시도로서, 예열호퍼를 가열하기 위한 보일러(116)와 이와 연결되는 열전달 파이프(114)의 연결 부분이 생략되어 도시되었다.

상부부터 층간으로 나뉘어 단계별로 온도를 달리하여 유지하는데, 최상층부는 약 50℃로 온도가 설정되고 하부로 갈수록 약 100, 150, 200℃로 설정되는 단계적인 가열을 통해 예열을 하여 최하층부 아래에 가로로 놓여 삽입된 스크류(130) 이송 장치가 구비되어 용융압출기(100)로 약 200℃로 가열된 폐플라스틱 원료를 투 입한다.

공정에 따라 단계별 온도 설정은 제어부(미도시)를 통해 변경될 수 있으며, 필요에 따라 단계를 더 세분화할 수도 있다.

단계별로 온도를 높이면서 층간에 열전달을 차단하고 독립적인 온도를 유지하기 위하여 각 층간의 사이에 단열 가스켓(112)을 형성시킨다.

도 3에 도시된 바와 같이 예열호퍼(110)의 외부에는 단계별로 독립적인 온도를 유지하기 위하여 단계별로 독립적인 가열 보일러(116)가 구비되고, 각 가열 보일러(116)에 연결된 열전달 동파이프(114)가 예열호퍼(110)를 감싸 형성시켜서 예열호퍼(110)를 가열한다. 가열 보일러(116)에 연결된 동파이프(114)의 내부에는 열매체가 채워져 있다.

예열호퍼(110)를 통해 가열된 폐플라스틱 원료는 용융압출기(100)로 투입되어, 가로로 배열된 스크류(130)를 통해 용융되며 압출이송되고, 용융압출기(100)에서 약 240℃를 유지하도록 가열된다.

따라서 기존의 용융압출기는 항상 처음 구동 시부터 240℃의 가열 온도를 유지하기 위하여 가열하기 위한 시간이 오래 걸리고 에너지 소모가 많았지만, 상기와 같이 예열호퍼(110)가 형성된 용융압출기(100)의 구성을 통하여 단계별로 저온부터 고온으로 가열을 할 수 있기 때문에, 가열 온도를 맞추기 위한 시간이 오래 걸리지 않으며 에너지 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기와 같이 단계별로 높이는 온도 방식으로 기존의 용융압출기에서 발생되던 코킹 현상을 방지할 수 있으며, 이에 더하여 도 4에 도시된 바와 같이 용 융압출기(100)의 상부에 형성된 복수개의 에어홀(120)을 통해 가열된 폐플라스틱의 원료에 함유된 수분이 외부로 수증기로 배출됨에 따라 다음 단계의 반응로에서의 열분해 환경을 최적으로 만들 수 있고, 많은 양의 유기가스를 생산할 수 있게 된다.

한편 기존의 폐플라스틱을 이용한 유화장치는 주반응로와 보조반응로가 별도로 구성되어 다음과 같은 문제점이 발생되었다.

주반응로의 내부공간 반응유도 온도는 300℃이고, 주반응로 몸체의 온도는 350℃ 정도이다. 따라서 주반응로의 하부에 구비된 배출구의 밸브온도가 300℃ 이상이여서 배출구에 형성되는 폐플라스틱의 반유동체 원료가 탄화되거나 굳어버리는 현상이 발생하게 되어 배출구를 통해 폐플라스틱의 슬러지가 배출되지 못하여 전체 생산 공정이 올바르게 이루어지지 않는 문제점이 발생하게 된다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 주반응로 대신 복수개의 반응로(200)를 구성하여 용융압출기(100)로부터 순서대로 각 반응로(200)에 가열 용융된 폐플라스틱 원료인 용융물을 공급구(212)를 통해 공급받아 열분해 반응을 처리한다.

반응로(200)는 폐플라스틱 원료에 따른 공정의 차이와 필요에 따라 3~15개를 구비하고, 6개의 반응로를 구성하는 것이 가장 바람직하다.

도 5에 도시된 바와 같이 반응로(200)의 반응실(210) 상부 중심부에는 구동 모터(220)가 형성되고, 구동 모터(220)에 연결된 샤프트(230)가 수직으로 반응로(200)의 내부 중심부에 형성된다.

반응실(210)의 하부에는 샤프트(230)에 연결된 임펠러(240)가 형성되어 구동 모터(220)가 동작하면서 연결된 샤프트(230)에 의해 임펠러(240)가 회전하며, 임펠러(240)에 의해 용융물이 열분해 반응을 일으키는 효과가 극대화된다.

도 6에 도시된 바와 같이 반응실(210) 내부의 중간에는 샤프트(230)에 연결된 격판(250)이 수평방향으로 2~4개가 형성되어 임펠러(240)가 회전할 때 함께 회전하며 열분해 반응 시 발생된 유기가스가 상승할 때 함께 올라오는 미세먼지와 미세탄화물을 부착 또는 하강시킨다. 이같이 미세먼지와 미세탄화물 등을 걸러내면 품질이 우수한 유기가스를 생산할 수 있다. 생산된 유기가스는 유기가스 배출구(214)를 통해 압축저장탱크(500)로 이송된다.

반응실(210)의 하부 제일 아래에는 열분해 반응이 완료되고 난 후 남아있는 슬러지를 배출하는 배출구(216)가 형성된다.

반응로(200)로의 열분해 반응 후 잔류하는 유기가스를 반응실(210)의 배출구(216)를 통해 제거하기 위하여 배출구(216)를 여는 경우 고온 고압의 유기가스가 공기 중의 산소와 반응하여 연소하거나 이를 통해 폭발할 수 있기 때문에 질소가스 압축기(300)를 통해 압축질소가스를 공급하여 반응실(210) 내부에 남아있는 유기가스를 치환하고 계속되는 유기가스의 발생을 억제시킨다.

압축질소가스는 에어 커튼 형태를 취하면서 반응실(210)로부터 고온 고압의 유기가스를 안전하게 배출할 수 있게 한다.

또한, 반응실(210)의 슬러지를 배출구를 통해(216)를 배출할 때에도 마찬가지로 도 7에 도시된 바와 같이 질소가스가 충전된 질소가스통(410)이 연결된 슬러 지 박스(400)의 연결관(420)을 반응로(200)의 배출구(216)에 연결하여 안전하게 슬러지를 수거한다.

반응실(210)의 외부에는 복수개의 수직으로 세운 원적외선 히터봉(280)을 방사상으로 둘러쌓아 반응실(210)을 가열한다.

이와 같이 가열 시스템이 완료된 반응실(210)을 보온재(290)인 세라믹울로 감싸 보온을 하고 그 외부를 알루미늄 판으로 감싸서 마감한다.

반응실(210)의 외부 아래에는 지면에 로드셀(260)을 설치하고 지지대(270)를 통해 반응실(210)에 유입된 용융물과 반응 후의 무게를 확인할 수 있고, 열분해 반응 시의 시간과 온도 등을 체크하며 반응로(200)를 관리할 수 있다. 기존의 주반응로와 보조반응로를 구성한 유화장치에 비하여 복수개의 반응로(200)로 구성되어 각각 중량을 측정하기 때문에 좀 더 정확한 중량 측정이 가능하다.

중량을 측정하는 로드셀(260)은 정확한 내용물의 환산을 위해 반응로(200) 무게를 제로로 만드는 영점 조정을 하며, 투입된 내용물의 환산 시 영향을 줄 수 있는 반응로(200)에 연결된 모든 배관을 플렉시블 파이프로 구성하여 투입되는 내용물의 무게 환산에 영향을 주지 않고 측정할 수 있다.

반응로(200)의 열분해 반응이 완료되는 시점은 로드셀(260)에 연결된 컨트롤 패널(미도시)을 통해 반응로(200)의 중량을 확인할 수 있고, 컨트롤 패널에 반응 완료 시의 중량을 입력하고 반응로(200)의 상부에 경고등(미도시)을 설치하여 반응이 완료되면 경고등이 들어오며 반응 후의 슬러지가 배출구(216)를 통해 배출되고 공급관(212)을 통해 용융물이 재투입된다.

배출된 슬러지는 예열호퍼(110)를 가열하기 위한 보일러(116)의 열원으로 사용되어 에너지 소모를 더욱 줄일 수 있다.

반응로(200)를 통해 생성된 고온의 유기가스는 반응로(200)의 상부에 설치된 밸브를 통해 압축저장탱크(400)로 이송된다.

도 8은 압축저장탱크(400)와 가스터빈 발전기(600)를 도시한 발전 시스템의 블록 구성도이다.

압축저장탱크(400)는 1~3개를 설치하고, 외부는 가열 히터로 감싸 가열을 한다. 가열 히터의 바깥으로는 보온재를 다시 감싸서 단열하여 압축저장탱크(400) 내부의 유기가스 온도를 500~600℃로 유지한 다음 고온 고압의 유기가스를 가스터빈 발전기(500)로 분사한다.

가스터빈 발전기(500)의 연소실(610)에서 연소된 가스는 팽창되며 뿜으면서 터빈(620)을 회전시킨다. 터빈(620)이 회전하면서 연결된 발전기(630)를 통해 전기를 생산한다.

가스터빈 발전기(500)는 고온 고압의 유기가스를 연소실로(610)로 직접 분사하기 때문에 공기를 압축하는 압축기와 연소 후 배기열을 이용하여 가스를 고온으로 가열 하는 재생기를 필요로 하지 않기 때문에 부품의 수를 줄일 수 있어서 생산원가를 낮추는 효과가 있다.

도 9는 이상과 같이 본 발명의 시스템 구성 순서도이다.

본 발명은 용융압출기에 예열호퍼를 형성하여 단계별로 높이는 가열 온도를 독립적으로 유지함에 따라 매회 공정마다 가열을 위한 온도까지 올려야 하는 시간 및 에너지의 낭비를 줄일 수 있고, 이를 통해 생산 원가를 줄이는 효과가 있다.

또한, 용융압출기와 반응로에서 점차적으로 가열 온도를 높임에 따라 가열 용융 중 발생되는 코킹 현상을 방지할 수 있어서 반응 후 슬러지를 원활하게 배출할 수 있고, 많은 양의 유기가스를 얻을 수 있으며, 용융압출기로부터 반응로에 투입되는 용융물의 중량과 반응 후의 중량을 정확하게 측정할 수 있어 전체 생산 공정의 운전성과 작업성이 향상되는 효과가 있다.

본 발명은 비록 한정된 실시예를 도면에 의해 설명되었으나, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 유화 시스템을 나타낸 구성도.

도 2는 예열호퍼를 나타낸 사시도.

도 3은 예열호퍼를 나타낸 측단면도.

도 4는 용융압출기의 에어홀을 나타낸 측단면도.

도 5는 반응로를 나타낸 측단면도.

도 6은 반응로의 격판을 나타낸 평면도.

도 7은 슬러지 박스의 측면도.

도 8은 본 발명의 발전 시스템을 나타낸 블록구성도.

도 9는 본 발명의 시스템 구성 순서도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 용융압출기 110 : 예열호퍼

112 : 단열 가스켓 114 : 열전달 파이프

116 : 보일러 118 : 단열재

120 : 에어홀 130 : 스크류

200 : 반응로 210 : 반응실

212 : 용융물 공급구 214 : 유기가스 배출구

216 : 슬러지 배출구 220 : 모터

230 : 샤프트 240 : 임펠러

250 : 격판 260 : 로드셀

270 : 지지대 280 : 히터봉

290 : 보온재 300 : 질소가스 압축기

400 : 슬러지 박스 410 : 질소가스통

420 : 연결관 500 : 압축저장탱크

600 : 가스터빈 발전기 610 : 연소실

620 : 터빈 630 : 발전기

Claims (8)

1. 작은 크기로 분쇄된 폐플라스틱을 단계별로 온도를 높여 가열하는 예열호퍼를 포함하고, 상기 예열호퍼에서 가열된 폐플라스틱을 가열 용융하여 반응로로 공급하는 용융압출기와,

   상기 용융압출기를 통해 용융된 폐플라스틱을 가열하여 열분해 반응를 통해 유기가스를 생산하는 복수개로 구성되는 반응로와,

   상기 반응로를 통해 생산된 유기가스를 고온 상태로 압축저장하는 압축저장탱크와,

   상기 압축저장탱크로부터 분사된 고온의 유기가스를 연소하여 전기를 발전하는 가스터빈 발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 저온 열분해 반응을 이용한 전기발전 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 가스터빈 발전기는 공기를 압축하는 압축기와 흡입되는 가스를 배기열을 이용하여 고온으로 가열하는 재생기를 필요로 하지 않는 가스터빈 발전기인 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 저온 열분해 반응을 이용한 전기발전 시스템.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 반응로는 내부에 수직으로 형성된 샤프트와, 열분해 반응을 향상하기 위한 상기 샤프트의 하부에 형성된 임펠러와, 열분해 반응으로 발생되는 유기가스의 상승 시 함께 상승되는 미세탄화물 및 미세먼지를 차단하기 위하여 수평방향으로 상기 샤프트에 연결 형성된 격판과, 열분해 반응 후 남은 슬러지를 배출하는 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 저온 열분해 반응을 이용한 전기발전 시스템.
4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

   상기 반응로를 가열하기 위하여 상기 반응로의 외부에 방사상으로 원적외선 히터봉이 형성되고, 상기 반응로의 하부에는 열분해 반응 동안의 내부 중량을 산출하기 위하여 로드셀이 형성되는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 저온 열분해 반응을 이용한 전기발전 시스템.
5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

   상기 반응로의 열분해 반응 후 잔류하는 유기가스를 제거하기 위하여 상기 반응로에 연결되어 압축질소가스를 공급하는 질소가스 압축기와, 상기 반응로의 배출구를 통해 배출되는 슬러지를 받아내기 위하여 질소가스가 충전된 슬러지 박스를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 저온 열분해 유화 시스템.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 예열호퍼는,

   상기 예열 호퍼의 투입부에 투입하는 열가소성 수지 또는 고무를 배출부로 향할수록 단계별로 구별되어 높아지는 가열 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 저온 열분해 반응을 이용한 전기발전 시스템.
7. 청구항 6에 있어서 상기 예열호퍼는,

   상기 예열호퍼에는 각 층간의 열전달을 차단하여 단계별 온도를 유지하기 위한 복수개의 단열 가스켓과, 상기 예열호퍼를 단계별로 가열하기 위하여 상기 예열호퍼의 외부를 감싸고 내부에는 열매체가 흐르는 독립된 복수개의 열전달 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 저온 열분해 반응을 이용한 전기발전 시스템.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 용융압출기의 상부에 용융된 폐플라스틱에 포함된 수증기를 배출하기 위한 에어홀이 형성된 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 저온 열분해 유화 시스템.

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