KR101119068B1 - 폐비닐을 활용한 고체연료화 설비시스템 및 이를 이용한 연료화 방법 - Google Patents

폐비닐을 활용한 고체연료화 설비시스템 및 이를 이용한 연료화 방법 Download PDF

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Abstract

본 고안은 일반 농가에서 많이 발생되고 있는 폐비닐을 이용 고형화 연료인 RPF를 만들기에 앞서 전처리 설비에 관한 것으로서, RPF 원료로 사용 예정인 폐비닐에 묻어 있는 흙(비가연성 이물질)을 친환경적으로 제거하기 위한 시스템에 대한 고안으로서; 진동을 가해서 폐비닐에 묻은 흙먼지 등의 이물질들을 컨베이어 아래로 떨어져 분리시키는 진동컨베이어; 일차 분리된 폐비닐을 100~200mm 크기로 파쇄하는 파쇄기; 파쇄된 폐비닐을 회전하고 있는 스크래퍼 방식의 스크린 드럼 내부로 유입시켜 이물질들을 분리하며, 외부로부터 뜨거운 공기(Hot Air)를 주입하여 폐비닐내 수분을 제거할 뿐만 아니라, 뜨거운 공기 분사 노즐을 장착 고압으로 폐비닐에 충격을 가하여 묻어 있는 이물질들을 효과적으로 제거하도록 설계된 건조분리기; 건조 분리된 폐비닐들은 마지막으로 공송기를 이용 빠른 속도로 분리호퍼로 이송하는 과정에서 내부 분리판과 부딪히면서 먼지(Dust)는 비상하도록 설계되었고 이 과정에서 일부 폐비닐이 먼지(Dust)와 같이 비상하는 것을 막기 위해 상층부에 차단막을 설치하여 대부분의 폐비닐들이 걸러지도록 한 분리호퍼; 상기 분리호퍼에 의해 이물질이 제거된 폐비닐을 고체연료형상으로 성형하는 성형기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐비닐을 활용한 고체연료화 설비시스템 및 이를 이용한 연료화 방법{solid fuel fabrication system using vinyl waste and the method using the same thereof}
본 발명은 폐비닐을 활용한 고체연료화 설비시스템에 관한 것으로, 특히 물을 이용하지 않기 때문에 폐수가 발생하지 않고, 처리비용이 저렴한 방식으로 폐비닐 내의 이물질을 제거하여 청정 신재생 에너지인 고체연료(Refuse Plastic Fuel; RPF)를 제조하기 위한 폐비닐을 활용한 고체연료화 설비시스템 및 이를 이용한 연료화 방법에 관한 것이다.
종래의 폐비닐을 투입하는 고체연료설비시스템을 살펴본다.
2002년02월22일자로 출원된 폐비닐을 이용한 대체연료 및 그 제조방법(10-2002-0009509)에 따르면, "폐비닐을 이용한 대체연료의 제조방법에 있어서; 폐비닐을 절단 및 파쇄하는 절단 및 파쇄단계(S1)와: 절단 및 파쇄한 폐비닐을 세척하는 세척단계(S2)와: 세척된 폐비닐을 열풍건조기를 이용하여 건조하는 건조단계(S3)와: 건조된 폐비닐을 160～240℃의 온도범위에서 용융시키는 용융단계(S4)와: 용융된 폐비닐 94～97 중량%에, 촉매제로서 질산칼륨(KNO3) 1～2 중량%, 질산스트론튬(Sr(NO3)2?4H2O) 1～2 중량% 및 요소(CO(NH2)2) 1～2 중량%를 주입하는 촉매제 주입단계(S5)와: 촉매제가 주입된 혼합물을 냉각시켜 섬유사 형태로 응고시키는 응고단계(S6)와: 응고된 혼합물을 2～3mm 정도 크기의 칩형태로 절단하는 절단단계(S7)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐비닐을 이용한 대체연료의 제조방법"이 개시된 바 있다.
그러나, 상술한 종래의 시스템은 1)물을 사용하기 때문에 건조과정에서 처리비용을 증가시키는 단점이 있었고, 2)필연적으로 폐수가 발생할 수밖에 없기 때문에 폐수처리로 인한 제조원가가 높아지는 단점이 있다.
본 고안은 물을 사용하지 않고 폐비닐에 붙은 이물질을 제거함으로써 저비용 고효율을 가지도록 설계하고, 폐수를 발생시키지 않음으로써 친환경적인 공정이 가능하도록 한 폐비닐을 활용한 고체연료화 설비시스템 및 이를 이용한 연료화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
삭제
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 진동을 가해서 폐비닐에 묻은 흙먼지 등의 이물질이 컨베이어 아래로 떨어지도록 함으로써 비가연성물질이 포함되지 않도록 분리하는 진동컨베이어; 비가연성물질을 일차 분리시킨 폐비닐을 100~200mm 크기로 파쇄하는 파쇄기; 상기 파쇄기에서 파쇄된 폐비닐이 내부로 유입되면서 파이프 라인을 통해 공급되는 뜨거운공기(Hot Air)를 통해 폐비닐내 수분을 제거할 뿐만 아니라, 이때의 Air 분사 노즐이 뜨거운 공기로 폐비닐에 충격을 가하면서 이물질을 제거하도록 설계된 건조분리기; 내부의 분리판과 부딪히면서 먼지(Dust)는 비상하도록 설계되었고 이 과정에서 일부 폐비닐이 먼지(Dust)와 같이 비상하는 것을 막기 위해 상층부에 차단판을 설치하여 대부분의 폐비닐들이 걸러진 후 최종적으로 호퍼 벤트 스크린을 통해 분리하도록 한 분리호퍼; 상기 분리호퍼로 폐비닐은 공송기(Air blower)를 통해 빠른 속도록 이송되고, 이송된 폐비닐은 분리 호퍼내 분리판과 부딪히면서 먼지는 비상하여 호퍼 벤트스크린을 통과한 미세 이물질(먼지)들은 디더스터(De-duster)로 보내지고, 아래로 가라앉은 이물질(흙)은 바닥스크린(Screen)을 통해 제거되어 폐비닐과 분리되고, 스크린을 통과한 이물질(흙)은 바닥 스크류를 통해 반대 방향으로 배출되며, 이물질이 분리된 폐비닐은 스크류공급기를 통해 후 공정인 성형기로 이송되어 분리호퍼에 의해 이물질이 제거된 폐비닐을 고체연료형상으로 성형하는 성형기를 포함하는 것이다.
실시예에 있어서, 상기 건조분리기는 건조 및 분리 효율을 높이기 위해 내부는 50mm 크기의 Hole로 구성된 스크린드럼과 같이 구성되고, 이 스크린드럼은 스크린드럼 회전체를 이용하여 서서히 회전되도록 구성되며, 스크린드럼 내부는 내부스크랩퍼가 설치되어 하부에 있는 파쇄된 폐비닐이 회전하면서 상부로 올라가 하부로 떨어지도록 설계되어 이 과정에서 노즐에서 분사되는 고압의 Hot Air와 접촉하도록 구성되며, 이때 가벼운 이물질(먼지)들은 출구에 있는 벤트 스크린을 통과하여 벤트이젝터(Vent Ejector)를 거치면서 원활하게 디더스터(De-duster)로 보내지도록 설계되며, 상대적으로 무거운 이물질은 스크린 드럼 Hole을 빠져 나가 건조기 드럼 내벽을 타고 밑으로 내려오도록 구성되어 이때 모아진 이물질들은 바닥에 스크류(Screw Feeder)를 통해 반대 방향으로 연속적으로 배출되도록 구성된 것이다.
실시예에 있어서, 상기 차단판은 호퍼의 중앙부위에서 자유단부가 중첩되는 형태로 층층이 배열된 것이다.
실시예에 있어서, 상기 호퍼로 이동된 폐비닐은 호퍼 분리판에 부딪쳐 상승하여 상기 차단판이 손상되지 않도록 공송기(에어 블로워)의 압력이 설정된 것이다.
실시예에 있어서, 상기 분리판에 폐비닐이 부딪쳐 위로 이동할 수 있는 각도인 것이다.
실시예에 있어서, 상기 벤트 이젝터에 이물질이 분리된 폐비닐이 유입되지 않을 정도의 흡입력을 가진 것이다.
본 발명의 다른 특징은 진동 컨베이어로 컨베이어 상부의 폐비닐에 일정한 진동을 가하는 단계; 폐비닐에 묻은 흙먼지 등의 이물질이 컨베이어 밑으로 떨어지게 하여 비자연성 물질이 포함되지 않도록 하는 단계; 비가연성 물질을 일차 분리한 폐비닐은 100-200mm 크기로 파쇄 하는 단계; 파쇄 된 폐비닐을 뜨거운 공기 분사 노즐이 설치된 스크래퍼 방식의 스크린 회전드럼으로 보내는 단계; 건조기 외부 드럼 내부에 50mm 크기의 구멍을 가진 스크린 드럼 파이프라인이 파이프라인과 연동하여 회전하면서 뜨거운 공기에 의해 폐비닐의 수분을 제거함과 아울러 폐비닐에 충격을 가하여 이 물질을 제거하는 단계; 가벼운 이물질(먼지)은 폐비닐과 분리하여 벤트 스크린을 통해 벤트 이젝터에 의해 디더스터(De-duster)로 보내지는 단계; 상대적으로 무거운 이물질은 스크린 드럼 Hole을 통해 빠져 나간 후 모아져서 스크류 공급기를 통해 외부로 배출되는 단계; 이물질이 제거된 폐비닐은 공송기를 통해 분리호퍼로 이송하는 단계; 분리로퍼로 이송된 폐비닐에 부착된 가벼운 먼지는 차단판에 부딪쳐 이탈되어 디더스터(De-duster)로 이송되고, 무거운 이물질은 바닥 스크류로 배출되는 단계; 이물질이 분리된 폐비닐은 스크류 공급기를 통해 성형기로 이송되는 단계; 성형기에서 고체연료 형태로 성형되는 단계로 이루어지는 것이다.
실시예에 있어서, 폐비닐을 활용한 고체연료화 설비시스템으로 만들어진 고체연료이다.
실시예에 있어서, 폐비닐을 활용한 고체연료화 방법으로 만들어진 고체연료이다.
본 발명의 바람직한 효과를 살펴보면, 기존의 물을 이용한 방식 대비 처리비용 절감 효과가 크고 폐수가 발생되지 않는 장점이 있어 시스템의 활용가치가 높고, 물이 공급되지 않는 장소에도 설치가 가능한 장점을 가진다.
현재 농가에서 발생되고 있는 폐비닐의 고형 연료화 효율증대 및 고형연료인 RPF 품질향상을 통해 정부 차원에서 추진하고 신재생 에너지 사업에 기여 및 폐자원의 재활용 효율을 증대시키는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전체공정을 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 건조분리기를 세부적으로 나타낸 도면.
도 3은 도 1의 분리호퍼를 세부적으로 나타낸 도면.
도 4는 도 2의 주요 구조를 세부구조를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 살펴보도록 한다.
참고로, 본 발명에서 주로 이용되는 폐비닐은 농가에서 많이 발생되고 있으며, 이 폐비닐에는 흙들이 많이 붙어있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 시스템은 대략 ①진동/분리 공정, ②파쇄공정, ③건조/분리 공정, ④이송/분리 공정, ⑤성형 공정으로 구분할 수 있다.
1)진동/분리 공정
농가로부터 수거된 폐비닐에는 이물질(흙)이 포함되어 있는데, 폐비닐을 주입구(11) 넣어 진동 컨베이어(100)를 이용하여 일차적으로 이물질을 제거한다.
진동 컨베이어(vibration conveyor; 100)는 컨베이어 상부의 폐비닐에 일정한 진동을 가해서 폐비닐에 묻은 흙먼지 등의 이물질이 컨베이어 밑으로 떨어지도록 함으로써 비가연성물질이 포함되지 않도록 분리한다.
2)파쇄공정
비가연성물질을 일차 분리한 폐비닐은 파쇄기(200)에서 100 ~ 200mm 크기로 파쇄되는데, 크기가 100 mm 이하(즉, 10 cm 이하)로 작으면, 후 공정인 분진 제거 시 분진과 함께 비상하여 벤트 스크린이 자주 막히는 현상이 발생되어 100mm 이상의 크기가 적당하다. 이 파쇄기(200)는 쉬래더 형(Shredder Type) 파쇄기를 이용한다.
3)건조/분리 공정
파쇄된 폐비닐은 내부 구조가 뜨거운 공기(Hot Air) 분사노즐이 설치된 스크래퍼 방식의 스크린 회전 드럼(Screen Rotating Drum)으로 구성된 건조 분리기(300)로 유입되면서 뜨거운 공기(Hot Air)에 의한 폐비닐내 수분을 제거할 뿐만 아니라, 파이프 라인(318)을 통해 공급되는 Hot Air는 노즐(319)에 의해 고압으로 분사되는 과정에 폐비닐에 충격을 가하면서 이물질을 제거하도록 설계된다.
건조 및 분리 효율을 높이기 위해 건조기 외부 드럼 내부에 50mm 크기의 구멍(Hole)으로 된 스크린 드럼(312)이 설치되며, 이 스크린드럼(312)은 스크린드럼 회전체(310) 내부에서 파이프라인(318)과 연동하여 우측 방향으로 서서히 회전하게 된다.
또한, 스크린드럼(312) 내벽(內壁)에는 스크랩퍼(311)가 설치되어 하단에 있는 파쇄된 폐비닐이 회전하면서 상단으로 올라가 떨어지도록 설계되며 이 과정에서 고압의 분사 노즐(319)을 통해 분사되는 Hot Air와 접촉이 용이하도록 구성된다. 이때, 가벼운 이물질(먼지)들은 출구 상단에 있는 벤트 스크린(313)을 통해 일부 동반하여 비상될 수 있는 폐비닐과 분리한 후 벤트이젝터(Vent Ejector; 13)에 의해 원활하게 디더스터(De-duster; 14)로 보내어지도록 설계된다.
상대적으로 무거운 이물질은 스크린 드럼 Hole을 통해 빠져 나간 후 건조기 드럼 내벽을 타고 밑으로 내려오도록 구성되며 모아진 이물질들은 바닥에 스크류 공급기(Screw Feeder; 315)를 통해 왼측 방향으로 회전하면서 연속적으로 배출된다.
재차 분리된 폐비닐은 공송기(Air Blower; 12)를 이용하여 분리 호퍼(400)로 빠른 속도로 이송된다.
4)이송/분리 공정
이송된 폐비닐은 분리 호퍼(400) 내 분리판(421)과 부딪히면서 먼지(Dust)는 비상하도록 설계되었고 이 과정에서 일부 폐비닐이 먼지(Dust)와 같이 비상하는 것을 막기 위해 상층부에 차단판(420)을 설치하여 먼지와 함께 동반 비상하는 대부분의 폐비닐들이 걸러지며 최종적으로 상단의 호퍼 벤트스크린(422)을 통과한 미세 이물질(먼지)들은 De-duster(14)로 보내어 진다.
아래로 가라앉은 이물질(흙)은 걸러주는 바닥스크린(Screen; 424)을 통해 폐비닐과 분리되고 스크린을 통과한 이물질(흙)은 바닥 스크류(425)를 통해 반대 방향으로 배출되며, 이물질이 분리된 폐비닐은 스크류공급기(423)를 통해 후 공정인 성형기(500)로 이송된다.
여기서, 최종 제거된 폐비닐의 상태를 고려하여 성형기(500)에 주입하기에 앞서 진동 컨베이어를 추가로 설치할 수 있도록 시스템을 구성한다.
5)성형 공정
이물질이 분리된 폐비닐은 성형기(500)에서 고체연료 형태로 성형되어 최종적인 제품형태로 완성된다.
10 ; 폐비닐수거차량 11 ; 주입구
12 ; 공송기 13 ; 벤트이젝터
14 ; 디더스터 100 ; 진동컨베이어
200 ; 파쇄기 300 ; 건조분리기
400 ; 분리호퍼 500 ; 성형기
310 ; 스크린드럼회전체 311 ; 내부스크랩퍼
312 ; 스크린드럼 313 ; 벤트스크린
314 ; 회전공급기 315 ; 스크류공급기
420 ; 차단판 421 ; 분리판
422 ; 호퍼 벤트스크린 423 ; 스크류공급기
424 ; 바닥스크린 425 ; 회전공급기

Claims (9)

  1. 진동을 가해서 폐비닐에 묻은 흙먼지 등의 이물질이 컨베이어 아래로 떨어지도록 함으로써 비가연성물질이 포함되지 않도록 분리하는 진동컨베이어;
    비가연성물질을 일차 분리시킨 폐비닐을 100~200mm 크기로 파쇄하는 파쇄기;
    상기 파쇄기에서 파쇄된 폐비닐이 내부로 유입되면서 파이프 라인을 통해 공급되는 뜨거운공기(Hot Air)를 통해 폐비닐내 수분을 제거할 뿐만 아니라, 이때의 Air 분사 노즐이 뜨거운 공기로 폐비닐에 충격을 가하면서 이물질을 제거하도록 설계된 건조분리기;
    내부의 분리판(421)과 부딪히면서 먼지(Dust)는 비상하도록 설계되었고 이 과정에서 일부 폐비닐이 먼지(Dust)와 같이 비상하는 것을 막기 위해 상층부에 차단판(420)을 설치하여 대부분의 폐비닐들이 걸러진 후 최종적으로 호퍼 벤트 스크린을 통해 분리하도록 한 분리호퍼;
    상기 분리호퍼(400)로 폐비닐은 공송기(Air blower)(12)를 통해 빠른 속도록 이송되고, 이송된 폐비닐은 분리 호퍼(400)내 분리판(421)과 부딪히면서 먼지는 비상하여 호퍼 벤트스크린(422)을 통과한 미세 이물질(먼지)들은 디더스터(De-duster; 14)로 보내지고, 아래로 가라앉은 이물질(흙)은 바닥스크린(Screen; 424)을 통해 제거되어 폐비닐과 분리되고, 스크린을 통과한 이물질(흙)은 바닥 스크류를 통해 반대 방향으로 배출되며, 이물질이 분리된 폐비닐은 스크류공급기(423)를 통해 후 공정인 성형기(500)로 이송되어 분리호퍼에 의해 이물질이 제거된 폐비닐을 고체연료형상으로 성형하는 성형기를 포함하는 폐비닐을 활용한 고체연료화 설비시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조분리기는 건조 및 분리 효율을 높이기 위해 내부는 50mm 크기의 Hole로 구성된 스크린드럼(312)과 같이 구성되고, 이 스크린드럼(312)은 스크린드럼 회전체(310)를 이용하여 서서히 회전되도록 구성되며, 스크린드럼(312) 내부는 내부스크랩퍼(311)가 설치되어 하부에 있는 파쇄된 폐비닐이 회전하면서 상부로 올라가 하부로 떨어지도록 설계되어 이 과정에서 노즐에서 분사되는 고압의 Hot Air와 접촉하도록 구성되며, 이때 가벼운 이물질(먼지)들은 출구에 있는 벤트 스크린(313)을 통과하여 벤트이젝터(Vent Ejector; 13)를 거치면서 원활하게 디더스터(De-duster; 14)로 보내지도록 설계되며, 상대적으로 무거운 이물질은 스크린 드럼 Hole을 빠져 나가 건조기 드럼 내벽을 타고 밑으로 내려오도록 구성되어 이때 모아진 이물질들은 바닥에 스크류(Screw Feeder; 315)를 통해 반대 방향으로 연속적으로 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 폐비닐을 활용한 고체연료화 설비시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 차단판(420)은 호퍼의 중앙부위에서 자유단부가 중첩되는 형태로 층층이 배열된 것을 특징으로 하는 폐비닐을 활용한 고체연료화 설비시스템.
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  7. ① 진동/분리 공정
    진동 컨베이어로 컨베이어 상부의 폐비닐에 일정한 진동을 가하는 단계;
    폐비닐에 묻은 흙먼지 등의 이물질이 컨베이어 밑으로 떨어지게 하여 비자연성 물질이 포함되지 않도록 하는 단계;
    ② 파쇄공정
    비가연성 물질을 일차 분리한 폐비닐은 100-200mm 크기로 파쇄 하는 단계;
    ③건조/분리 공정
    파쇄 된 폐비닐을 뜨거운 공기 분사 노즐이 설치된 스크래퍼 방식의 스크린 회전드럼으로 보내는 단계;
    건조기 외부 드럼 내부에 50mm 크기의 구멍을 가진 스크린 드럼(312)파이프라인(318)이 파이프라인과 연동하여 회전하면서 뜨거운 공기에 의해 폐비닐의 수분을 제거함과 아울러 폐비닐에 충격을 가하여 이 물질을 제거하는 단계;
    가벼운 이물질(먼지)은 폐비닐과 분리하여 벤트 스크린(313)을 통해 벤트 이젝터(13)에 의해 디더스터(De-duster; 14)로 보내지는 단계;
    상대적으로 무거운 이물질은 스크린 드럼 Hole을 통해 빠져 나간 후 모아져서 스크류 공급기(315)를 통해 외부로 배출되는 단계;
    이물질이 제거된 폐비닐은 공송기(12)를 통해 분리호퍼로 이송하는 단계;
    ④이송/분리 공정
    분리호퍼(400)로 이송된 폐비닐에 부착된 가벼운 먼지는 차단판(420)에 부딪쳐 이탈되어 디더스터(De-duster; 14)로 이송되고, 무거운 이물질은 바닥 스크류(425)로 배출되는 단계;
    이물질이 분리된 폐비닐은 스크류 공급기(423)를 통해 성형기(500)로 이송되는 단계;
    ⑤성형공정
    성형기(500)에서 고체연료 형태로 성형되는 단계; 로 이루어지는 것은 특징으로 하는 폐비닐을 활용한 고체연료화 방법.
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