KR101118162B1 - 가연성 폐기물을 이용한 고체연료 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가연성 생활폐기물이나 가연성 산업폐기물을 이용한 고체연료 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 가연성 생활폐기물이나 산업폐기물을 고체연료로 재활용토록 함으로써, 소각이나 매립에 따른 환경오염을 방지케 함은 물론 대체에너지의 생산을 통해 부족한 고체연료의 수급에 일조할 수 있게 한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은 생활폐기물과 산업용 폐기물을 수거한 다음 혼입되어 있는 철, 유리, 흙등과 비가연성 물질을 수작업을 통하여 1차 선별하여 가연성 생활폐기물과 가연성 산업폐기물(이하 가연성 폐기물이라 함)을 얻고, 상기 가연성 폐기물을 파쇄기를 통하여 30~50mm정도의 입자로 파쇄한 다음, 콘베이어를 이용, 분쇄기로 이송되게 하고, 상기 이송과정에서 자력을 이용한 금속선별기를 통하여 잔류하는 금속물질을 선별하고, 상기 가연성 폐기물을 다시 풍력선별기를 통하여 종이류 및 수지류를 선별 재활용케 하고, 상기 가연성 폐기물을 다시 분쇄기에 투입 35mm 입자 이하로 잘게 분쇄하고, 잘게 분쇄된 가연성 폐기물을 혼합기에서 적절한 비율로 혼합되게 하되, 이때 가연성 폐기물에 조연제로서 적량의 소석회를 투입하여 충분히 혼합하고, 혼합된 가연성 폐기물을 110~180℃로 가열된 압출기를 통하여 압출성형하면서 고형화하고, 압출성형된 성형물을 원하는 규격으로 절단하여 고체연료를 제조하는 것이다.

Description

가연성 폐기물을 이용한 고체연료 및 그 제조방법{SOLID FUEL BY COMBUSTIBLE WASTE AND ITS MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 가연성 생활폐기물이나 가연성 산업폐기물을 이용한 고체연료 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 가연성 생활폐기물이나 산업폐기물을 고체연료로 재활용토록 함으로써, 소각이나 매립에 따른 환경오염을 방지케 함은 물론, 대체에너지의 생산을 통해 부족한 고체연료의 수급에 일조할 수 있게 한 것이다.

일반적으로 생활폐기물이나 산업폐기물 및 음식폐기물과 같은 각종 폐기물을 자원으로 재활용토록 함으로써, 소각이나 매립에 따른 환경오염을 방지토록 한 수단들이 제공되고 있으며, 상기 재활용 수단으로써 고체연료를 제조하여 대체에너지로 사용케 하는 수단들이 많이 제공되고 있다.

상기에서 제공되고 있는 고체연료 제조방법은 대부분 음식물 쓰레기와 첨가제를 적절한 비율로 혼합, 압축성형한 것이거나, 산업폐기물과 첨가제를 적절한 비율로 혼합, 압축성형한 것, 음식폐기물과 폐합성수지를 적절한 비율로 혼합, 압축성형한 것등 여러수단들이 제공되고 있다.

따라서 상기 폐기물 자원을 이용하여 고체연료로 제조, 에너지자원으로 재사 용케 함으로써, 폐기물의 매립이나 소각에 따른 환경오염을 줄이고, 공급원이 제한적인 고체연료의 대체수단으로 활용케 하는 등의 여러가지 장점이 있는 것이었으나, 시설에 많은 비용이 소요될 뿐 아니라 고체연료의 발열량이 만족할만한 수준은 아닌 것이었다.

본 발명은 가연성 생활폐기물과 산업폐기물을 고체연료로 제조, 발열량이 높은 고체연료로 재활용케 함으로써, 소각 및 매립에 따른 환경오염을 줄임은 물론, 소각 및 매립에 따른 시설설치 및 유지관리에 소요되는 비용을 절감케 하고, 또한 공급이 한정적인 고체연료의 수급에 일조할 수 있도록 한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은 생활폐기물과 산업용 폐기물을 수거한 다음 혼입되어 있는 철, 유리, 흙등과 비가연성 물질을 수작업을 통하여 1차 선별하여 가연성 생활폐기물과 가연성 산업폐기물(이하 가연성 폐기물이라 함)을 얻고, 상기 가연성 폐기물을 파쇄기를 통하여 30~50mm정도의 입자로 파쇄한 다음, 콘베이어를 이용 분쇄기로 이송되게 하고, 상기 이송과정에서 자력을 이용한 금속선별기를 통하여 잔류하는 금속물질을 선별하고, 상기 가연성 폐기물을 다시 풍력선별기를 통하여 종이류 및 수지류를 선별 재활용케 하고, 상기 가연성 폐기물을 다시 분쇄기에 투입 35mm 입자 이하로 잘게 분쇄하고, 잘게 분쇄된 가연성 폐기물을 혼합기에서 적절한 비율로 혼합되게 하되, 이때 가연성 폐기물에 조연제로서 적량의 소석회를 투입하여 충분히 혼합하고, 혼합된 가연성 폐기물을 110~180℃로 가열된 압출기를 통하여 압출성형하면서 고형화하고, 압출성형된 고형물을 원하는 규격으로 절단하여 고체연료를 제조하는 것이다.

본 발명은 생활폐기물이나 산업폐기물을 수거한 다음 수작업으로 비가연성 물질을 제거하여 가연성 폐기물을 얻고, 상기 가연성 폐기물을 1차 파쇄한 다음 다시 자력선별기 및 풍력선별기를 이용 금속성분 및 종이류, 수지류를 선별 재활용케 하고, 다시 2차 분쇄한 다음 혼합기에서 조연제와 함께 이들을 충분히 혼합하여 가연성 혼합물을 얻고, 상기 가연성 혼합물을 압출기를 통하여 압출성형한 다음 적절한 크기로 절단하여 고체연료로 제조사용케 함으로써, 생활폐기물이나 산업폐기물을 소각 혹은 매립에 따른 2차 환경오염을 방지케 함은 물론, 고체연료의 지속적인 공급이 가능케 함으로써, 대체에너지로의 사용이 기대되는 등의 효과가 있는 것이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에서 제공하고자 하는 가연성 폐기물을 이용한 고체연료 제조공정의 공정도로서 위탁업체를 통하여 가연성 폐기물을 수거하는 가연성 폐기물 수거공정(1)과 수거된 가연성 폐기물로부터 수작업을 통하여 금속이나 폐유리등과 같은 비가연성 폐기물을 분리수거하는 분리수거공정(2)과, 가연성 폐기물을 파쇄기를 통하여 1차 파쇄하는 파쇄공정(3)과, 파쇄된 가연성 폐기물을 콘베이어로 이송하면서 전자석을 이용하여 금속물질을 선별 재활용하는 자성물질 선별공정(4)과, 종이류 및 수지류를 선별 재활용하는 풍력선별공정(5)과, 파쇄된 가연성 폐기물을 분쇄기를 통하여 더욱 잘게 2차 분쇄하는 분쇄공정(6)과, 분쇄된 가연성 물질을 혼합기를 통하여 조연제와 함께 혼합하는 혼합공정(7)과, 혼합된 가연성 혼합물을 압출 기(8)를 이용하여 가열, 압출성형한 다음 커팅기로 규격화되게 절단하는 공정으로 이루어지게 된다.

이하에서 본 발명의 제조공정을 공정별로 상세히 설명한다.

[제1공정] 가연성 폐기물 수거공정

본 공정은 생활에서 발생되는 폐지나 폐비닐, 폐수지와 같은 가연성 생활폐기물이나, 폐목재, 폐타이어, 합성수지 폐기물, 폐시트등과 같은 가연성 산업폐기물을 위탁업체를 통하여 수집장소(1-1)에 수거하는 폐기물 수거공정(1)이다.

상기에서 수거된 가연성 생활폐기물이나 가연성 산업폐기물(이하 가연성 폐기물(A)이라 한다)을 별도의 수집장소(1-1)에 수집한다.

[제2공정] 수작업을 통한 비가연성 폐기물 분리수거공정

본 공정은 가연성 폐기물(A)을 파쇄하기 이전에 금속이나 폐유리, 도기등과 같은 비가연성 폐기물을 수동선별기(2-1)를 구성하는 콘베이어(2-2)를 이용, 이송시키면서 작업자가 육안을 통하여 수작업으로 분리제거함으로써, 재활용율을 높이고, 동시에 파쇄 및 분쇄공정에서 파쇄날 및 분쇄날을 보호하기 위한 비가연성 폐기물 분리수거공정(2)이다.

본 공정을 통하여 가연성 폐기물(A)로부터 비가연성 폐기물의 분리수거가 완료된 폐기물은 컨베이어를 통하여 파쇄기(3-1)로 일정량씩 공급되며, 분리수거된 금속이나 유리등과 같은 비가연성 폐기물은 별도로 수집 재활용하게 된다.

[제3공정] 파쇄공정

본 공정은 수거된 가연성 폐기물(A)로부터 비가연성 폐기물을 분리수거한 가 연성 폐기물을 파쇄기(3-1)에 투입하여 파쇄날(3-2)로 1차적으로 거칠게 파쇄하는 파쇄공정(3)이다.

상기 파쇄공정(3)에서 가연성 폐기물(A)을 30~50mm정도의 입자로 1차 파쇄하게 되며, 또한 파쇄공정(3)에서는 수거되지 못한 경미한 금속입자의 경우에도 파쇄날(3-2)에 의해 파쇄되고 파쇄된 가연성 폐기물은 컨베이어를 통하여 다음 공정으로 이송된다.

[제4공정] 금속물질 선별공정

본 공정은 파쇄된 가연성 폐기물(A)에 함유된 비가연성 물질을 분리수거하는 공정으로서, 1차 파쇄된 가연성 폐기물(A)이 자력선별기(4-1)에 구성된 컨베이어(4-3)를 따라 이송하면서, 상부에 위치한 전자석(4-2)에 의한 강력한 자력으로 금속물질(C)을 선별수거하게 되며, 상기 선별수거된 금속물질(C)은 별도로 수집, 재활용하게 된다.

상기 공정을 통하여 가연성 폐기물(A)에 함유된 자성물질의 비가연성 폐기물을 거의 제거할 수 있게 된다.

[제5공정] 풍력선별공정

본 공정은 1차 파쇄된 가연성 폐기물(A)에 함유된 종이 및 가벼운 폐플라스틱과 같은 가벼운 소재들을 풍력으로 선별하는 풍력선별기(5-1)를 통하여 고체연료가 아닌 재활용자원으로 활용하는 것이 경제적이기 때문에 풍력선별공정(5)을 통하여 이들을 별도로 선별하고, 선별되지 아니한 가연성 폐기물만 고체연료로 재사용케 하는 것이다.

[제6공정] 분쇄공정

본 공정은 파쇄기(3-1)를 통하여 1차적으로 가연성 폐기물(A)을 파쇄하고, 파쇄된 가연성 폐기물(A)로부터 자성을 가지는 비가연성 폐기물이 분리제거된 가연성 폐기물(A)을 분쇄기(6-1)를 통하여 좀더 잘고 균일하게 2차 분쇄하는 분쇄공정(6)이다.

즉 1차로 30~50mm정도의 입자로 파쇄된 가연성 폐기물(A)을 35mm 이하의 입자로 분쇄하게 되는데 분쇄기(6-1)에 설치된 분쇄날(6-2)로 분쇄시킨 다음 분쇄기(6-1)에 설치된 스크린망을 통하여 분쇄입자의 크기를 임의조정하게 된다.

본 분쇄공정(6)에서 가연성 폐기물(A)을 통상적으로 10~35mm 입자크기로 선별이 이루어지게 되며, 10mm 이하의 입자도 선별이 되나 사용에 아무런 문제가 없다.

[제7공정] 혼합공정

본 공정은 35mm 이하의 입자로 2차 분쇄된 가연성 폐기물을 혼합하면서 조연제인 소석회와 함께 충분히 혼합하여 합성수지류와 종이 및 목재와 같은 펄프류를 혼합기(7-1)를 통하여 골고루 혼합하는 혼합공정(7)이다.

이때 첨가되는 조연제인 소석회는 뒷공정인 압출성형공정에서 형상의 안정성을 기여하면서, 연소시 유황화물, 염화수소가스등과 반응하여 중화함으로써 유해가스발생을 억제하는 기능을 하게 된다.

혼합공정(7)에서 연소시 유해가스 발생억제 및 고형화 수단으로 첨가되는 소석회는 가연성 폐기물(A)의 중량에 대하여 0.5~5%의 비율로 혼입하게 된다.

즉 가연성 폐기물 95~99.5%(중량기준)에 소석회 0.5~5%(중량기준)의 비율로 혼입하게 되며, 상기 소석회의 혼입비율에서 0.5%이하이면 연소시 유황화물이나 염화수소가스등과 반응하여 중화시키는 작용이 저하되므로 유해가스의 발생비율이 높을 뿐 아니라 고형화작업에 문제가 발생할 수 있기 때문에 바람직하지 않다.

또한 소석회의 혼입비율이 5%이상이면 경제적으로 바람직하지 않을 뿐 아니라, 연소시 발열량이 떨어지기 때문에 적합하지 않으며, 따라서 가연성 폐기물(A)과 소석회의 바람직한 혼입비율은 가연성 폐기물 95~99.5%(중량기준)에 대하여 소석회 0.5~5%(중량기준)가 적합하다.

또한 혼합공정에서 합성수지류의 가연성 폐기물과 목재나 종이와 같은 펄프류의 가연성 폐기물을 적절한 비율로 혼합하게 되는데, 합성수지류 가연성 폐기물 60~90%(중량기준)에 펄프류 가연성 폐기물 10~40%(중량기준)의 비율로 혼합하게 된다.

상기에서 합성수지류 가연성 폐기물의 혼입비율이 60%이하이면 열량이 떨어지기 때문에 적합치 아니하며, 90%이상이면 열량은 높일 수 있으나 유해가스의 발생이 증가하기 때문에 바람직하지 않다.

상기에서 합성수지류 가연성 폐기물과 펄프류 가연성 폐기물을 적정비율로 혼입하는 수단은 혼합공정에서 분리수거된 합성수지류 가연성 폐기물이나 분리수거된 펄프류 가연성 폐기물을 선택하여 추가로 투입함으로써 원하는 혼입비율로 조정하게 된다.

상기에서와 같이 2차 분쇄된 가연성 폐기물(A)과 소석회가 충분히 혼합된 가 연성 폐기물은 압출성형기로 이송하게 된다.

[제8공정] 압출성형공정

본 공정은 혼합기(7-1)에서 혼합된 가연성 폐기물(A)을 압출성형기(8-1)를 통하여 고체연료(B)를 제조하는 압출성형공정(8)으로서 압출성형기(8-1)의 온도조건을 110~180℃로 유지시키면서 압출성형기(8-1) 내에 분쇄된 가연성 폐기물(A)을 투입시켜 이송스크류를 통하여 강제압송케 하므로서, 혼합된 가연성 폐기물(A)이 노즐을 통하여 압출성형된다.

압출성형공정(8)에서 가연성 폐기물이 고형화되는 이유는 압출기(8-1) 내의 온도를 110~180℃정도로 유지시켜 합성수지류들이 고온에서 일부 용융되면서 이송스크류를 통하여 고압으로 압출되므로 가연성 폐기물끼리 융착되어 성형성이 유지되는 것이다.

이때 압출성형기(8-1)내의 온도가 110℃이하이면 합성수지가 용융되지 않기 때문에 성형성이 현저히 떨어지게 되며, 180℃이상이면 합성수지류의 지나친 용융현상때문에 압출에 문제가 발생될 수 있을 뿐 아니라 탄화현상이 발생하기 때문에 바람직하지 않다.

상기 압출성형기(8-1)의 노즐은 약30~50mm의 구경으로 구성되어 있어 압출되는 압출물을 외경 역시 30~50mm 정도의 고형물로 압출되며, 압출되는 고형물은 80~100mm 정도의 길이로 자동절단되게 함으로써 고체연료(B)의 제조가 완료된다.

이때 압출성형기(8-1)를 통하여 압출되는 고체연료(B)의 길이는 노즐의 크기 및 절단간격에 따라 임의조정된다.

[제9공정] 포장공정

압출성형공정(8)에서 규격화된 고체연료(B)를 포장기(9-1)를 이용하여 일정단위로 포장, 상품화하는 포장공정(9)이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 생활폐기물이나 산업폐기물로부터 수거된 가연성 폐기물을 1차 파쇄한 다음 파쇄된 가연성 폐기물로부터 재활용가능한 금속이나 종이, 플라스틱과 같은 재활용 가능한 소재는 선별수거하여 재활용케 하고, 재활용이 곤란한 가연성 폐기물만 다시 분쇄한 다음, 분쇄된 가연성 폐기물을 소석회와 함께 혼합기에서 충분히 혼합하고, 110~180℃로 가열된 압출성형기(8-1)를 통하여 압출성형한 다음 절단하여 고체연료를 제조, 사용케 함으로써, 가연성 폐기물의 소각이나 매립에 따른 2차적인 환경오염을 방지함과 동시에 소재의 공급이 제한적인 고체연료의 대체에너지로서 활용성이 기대되는 것이다.

특히 본 발명에서 제공하고자 하는 고체연료는 순수한 가연성 폐기물만으로 고체연료를 제조사용케 함으로써, 연소열량이 높고(실험결과 6000~7000Kcal) 연소시 유해물질의 배출이 감소할 뿐 아니라, 일부 발생하는 유해가스는 조연제로 첨가된 소석회가 유해가스를 중화시키게 되므로 유해가스의 배출이 현저히 줄어들게 된다.

도 1 : 본 발명 공정의 개략구성도

도 2 : 본 발명 장치에 적용되는 수집장소의 개략구성도

도 3 : 본 발명 장치에 적용되는 수동선별기의 개략구성도

도 4 : 본 발명 장치에 적용되는 파쇄기의 개략구성도

도 5 : 본 발명 장치에 적용되는 자력선별기의 개략구성도

도 6 : 본 발명 장치에 적용되는 풍력선별기의 개략구성도

도 7 : 본 발명 장치에 적용되는 분쇄기의 개략구성도

도 8 : 본 발명 장치에 적용되는 혼합기의 개략구성도

도 9 : 본 발명 장치에 적용되는 압출성형기의 개략구성도

도 10 : 본 발명 장치에 적용되는 포장기의 개략구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(A)--가연성 폐기물 (B)--고체연료

(C)--금속물질 (1)--가연성 폐기물 수거공정

(1-1)--수집장소 (2)--비가연성 폐기물 분리수거공정

(2-1)--수동선별기 (3)--파쇄공정

(3-1)--파쇄기 (3-2)--파쇄날

(4)--금속물질 선별공정 (4-1)--자력선별기

(4-2)--전자석 (4-3)--컨베이어

(5)--풍력 선별공정 (5-1)--풍력선별기

(6)--분쇄공정 (6-1)--분쇄기

(6-2)--분쇄날 (7)--혼합공정

(7-1)--혼합기 (8)--압출성형공정

(8-1)--압출성형기 (9)--포장공정

(9-1)--포장기

Claims (2)

1. 삭제
2. 수거된 가연성 폐기물에 혼입된 자성체 폐기물과, 비가연성 폐기물을 선별하여 가연성 폐기물을 얻고, 상기 가연성 폐기물을 분쇄하고, 분쇄된 가연성 폐기물에 펄프류와 소석회를 투입한 다음 압출성형하여 제조하는 통상의 가연성 폐기물을 이용한 고체연료의 제조방법에 있어서, 가연성 폐기물을 수거한 다음 수작업을 통하여 가연성 폐기물에 포함된 금속이나 폐유리와 같은 비가연성 폐기물을 1차선별하는 선별공정과, 선별된 가연성 폐기물을 파쇄기를 통하여 30~50㎜의 입자로 파쇄하는 파쇄공정과, 파쇄된 가연성 폐기물을 컨베이어로 이송하면서 컨베이어 상부에 설치된 전자석을 이용, 가연성 폐기물에 잔류하는 자성물질을 선별제거하는 금속물질 선별공정과, 금속물질을 선별한 가연성 폐기물을 다시 풍력선별기의 풍력을 이용하여 종이류 및 수지류와 같은 재활용가능한 가벼운 소재를 선별하는 풍력선별공정과, 재활용가능한 소재를 선별하고 난 가연성 폐기물을 분쇄기를 통하여 10~35㎜ 입자로 2차분쇄하는 분쇄공정과, 2차분쇄된 가연성 폐기물을 혼합기에 투입하여 혼합하되, 합성수지류의 가연성 폐기물 60~90%(중량기준)에 대하여 펄프류의 가연성 폐기물 10~40%(중량기준) 비율로 혼합하고, 상기 혼합된 가연성 폐기물 95~99.5%(중량기준)에 대하여 조연제로서 소석회를 0.5~5%(중량기준) 비율로 혼합기에 투입한 다음 충분히 혼합하는 혼합공정과, 혼합된 가연성 폐기물을 110~180℃를 유지하는 압출성형기에 투입한 다음 이송스크류를 통하여 강제압송되게 함으로써 고형물이 압출성형되게 함과 동시에 절단하는 압출성형공정으로 고체연료를 제조함을 특징으로 하는 가연성 폐기물을 이용한 고체연료의 제조방법.

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