KR101304334B1 - 연료화되기 이전에 분리수거 되는 폐비닐과 폐 플라스틱 고형 연료로 활용되는 폐비닐 압축블럭에서 재물질을 회수하는 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료화되기 이전에 분리수거 되는 폐비닐과 폐 플라스틱 고형 연료로 활용되는 폐비닐 압축블럭을 회수하는 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일예와 관련된 연료화 이전에 폐비닐 및 폐비닐 압축블럭을 회수하는 방법은, 산업 폐기물을 기 설정된 단위로 압축하여 압축 블럭을 생성하는 제 1 단계, 상기 생성된 압축 블럭을 해체하는 제 2 단계, 상기 해체된 압축 블럭에 포함된 폐비닐류를 기 설정된 조건에 따라 선별하는 제 3 단계, 상기 선별된 폐비닐류를 가열하여 건조시키는 제 4 단계, 다단 압출기를 이용하여 상기 건조된 폐비닐류의 수분과 가스를 제거하는 제 5 단계와 상기 수분과 가스가 제거된 폐비닐류를 펠릿 상태로 배출하는 제 6 단계를 포함할 수 있다.

Description

연료화되기 이전에 분리수거 되는 폐비닐과 폐 플라스틱 고형 연료로 활용되는 폐비닐 압축블럭에서 재물질을 회수하는 시스템 및 그 제어방법{RECOVERY SYSTEM FOR RECYCLABLE PLASTIC WASTE AND PLASTIC WASTE COMPRESSED BLOCK FOR RECOVERY SYSTEM FOR REFUSE PLASTIC FUEL BEFORE FUELING}

본 발명은 연료화되기 이전에 분리수거 되는 폐비닐과 폐 플라스틱 고형 연료로 활용되는 폐비닐 압축블럭을 회수하는 시스템에 관한 것이다. 보다 상세히는 다단 압출기를 이용하여 이물질, 수분 및 가스가 제거된 펠렛 상태의 재물질을 회수하는 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

쓰레기 또는 일반폐기물의 배출은 일반 생활에서 반드시 이루어지는 행위이고, 쓰레기 배출량은 소비생활의 바로미터가 된다.

쓰레기 배출자 자신이 쓰레기를 처리 또는 처분 할 수 없는 경우에는 환경위생 보전을 위해 자치단체가 그 뒷처리를 담당하게 된다.

쓰레기 처리의 주료는 고정로, 세미기계로, 기계로 등을 사용한 소각처리이고 소각시에 발생하는 고온배출 가스의 이용에 의한 에너지의 유효 이용도 실시되고 있다.

또한, 쓰레기 매립처분에 있어서는 특히 환경오염의 위험성이 있으므로, 쓰레기를 일정한 높이로 쌓아 다진 후 그 위에 흙을 덮는 처리방식인 위생매립(sanitary landfill)이 이용될 수 있다.

최근 과학기술의 진보에 수반해서 쓰레기의 유효이용도 개발되고 종이, 펄프, 철이나 비철금속, 플라스틱 등의 자원으로서 회수도 가능하게 되었다.

캔, 종이박스, 플라스틱 등의 일반적인 쓰레기는 주거단지(예를 들면, 아파트) 내의 분리수거를 통해 분리되어 처리된다. 폐 플라스틱은 별도로 수거되어 재활용될 수 있다.

또한, 라면봉지, 과장봉지 등의 쓰레기는 분리수거를 통해 처리되거나 분리수거 되지 않고 종량제 봉투 등에 넣어져 폐기되고 있다.

우리나라에서는 1995년부터 전국적으로 쓰레기 종량제를 실시하여, 지정된 규격의 쓰레기봉투를 판매하고, 그 봉투에만 쓰레기를 담아 버리도록 하는 방식을 택하고 있다.

종량제 봉투 등에 넣어진 쓰레기는 종량제 봉투 집하장으로 모집된 후, 다시 한번 분리수거 된다.

이때, 라면 봉지, 과자 봉지, 기타 비닐류, 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 등은 별도로 분리 된 후, 기 설정된 단위(예를 들어, 1 톤(ton))로 압축 블럭이 될 수 있다.

이러한 압축 블럭은 폐 플라스틱 고형 연료(REFUSE PLASTIC FUEL, RPF) 회사로 옮겨져 선별, 파쇄, 분쇄, 성형 등을 거쳐 폐 플라스틱 고형 연료(REFUSE PLASTIC FUEL, RPF)로 만들어 질 수 있다.

여기서, 폐 플라스틱 고형 연료(REFUSE PLASTIC FUEL, RPF)는 가연성 산업 폐기물인 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 등을 선별, 파쇄, 분쇄, 성형을 거쳐 폐기물에서 이끌어낸 고형연료를 의미한다.

폐 플라스틱 고형 연료(REFUSE PLASTIC FUEL, RPF)는 60% 이상이 폐 플라스틱을 함유하고 있다.

즉, 크기, 수분, 회분, 황, 발열량, 금속성분 등이 환경부에서 고시한 제품 품질 규격에 준하는 연료 제품을 폐 플라스틱 고형 연료(REFUSE PLASTIC FUEL, RPF)라고 할 수 있다.

이러한 폐 플라스틱 고형 연료(REFUSE PLASTIC FUEL, RPF)는 시멘트 회사나 제지회사에서 보일러의 연료 등으로 이용될 수 있다.

폐 플라스틱 고형 연료(REFUSE PLASTIC FUEL, RPF)는 친 환경 연료라는 점, 가격이 저렴하다는 점, 에너지 및 생산 원가 절감 효과가 있다는 점 및 에너지 이용 효율이 좋다는 점 등의 장점을 가지고 있다.

그러나 폐 플라스틱 고형 연료(REFUSE PLASTIC FUEL, RPF)는 보일러의 연료 등으로 한정적으로 이용되고, 초기 시설 투자비가 과다하게 소요되며, 발전 효율이 떨어지고, 현재 판매비용보다 제조 비용이 더 많이 든다는 문제점이 있으므로, 이에 대한 해결방안이 요구되는 실정이다.

이에 본 발명은 연료화되기 이전에 분리수거 되는 폐비닐과 폐 플라스틱 고형 연료로 활용되는 폐비닐 압축블럭을 회수함으로써, 자원절감을 달성하고자 한다.

대한민국 공개특허공보 제 10-2010-0130486호

본 발명은 상기한 바와 같은 일반적인 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연료화되기 이전에 분리수거 되는 폐비닐과 폐 플라스틱 고형 연료로 활용되는 폐비닐 압축블럭을 회수하는 시스템을 사용자에게 제공하는 것이다.

구체적으로 본 발명의 목적은 다단 압출기를 이용하여 수분 및 가스가 제거된 펠릿 상태의 재 물질을 회수하여 사용자에게 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 연료화 이전에 폐비닐 및 폐비닐 압축블럭을 회수하는 방법은, 산업 폐기물을 기 설정된 단위로 압축하여 압축 블럭을 생성하는 제 1 단계, 상기 생성된 압축 블럭을 해체하는 제 2 단계, 상기 해체된 압축 블럭에 포함된 폐비닐류를 기 설정된 조건에 따라 선별하는 제 3 단계, 상기 선별된 폐비닐류를 가열하여 건조시키는 제 4 단계, 다단 압출기를 이용하여 상기 건조된 폐비닐류의 수분과 가스를 제거하는 제 5 단계와 상기 수분과 가스가 제거된 폐비닐류를 펠릿 상태로 배출하는 제 6 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1 단계의 압축블럭은 1 톤(ton) 단위로 생성되고, 상기 제 2 단계에서 상기 압축 블럭은 상기 제 5 단계의 다단 압출기에 유입될 수 있는 크기로 해체되며, 상기 폐비닐류는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 및 폴리에틸렌(polyethylene, PE)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 다단 압출기는 2단 또는 3단 압출기이고, 상기 제 5 단계와 제 6 단계 사이에는, 스크린 익스체인져(exchanger)를 이용하여 기 설정된 크기 이상의 이물질이 필터링(filtering) 되는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 건조된 폐비닐류와 접촉되는 순서에 따라 상기 다단 압출기 각각이 이용하는 스크린 매시는 더 조밀해질 수 있다.

또한, 상기 제 5 단계에서, 상기 건조된 폐비닐류의 수분과 가스는 적어도 하나의 히터를 이용한 가열 동작 및 적어도 하나의 진공 펌프를 이용한 흡입 동작을 이용하여 배출관을 통해 외부로 배출될 수 있다.

한편, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 예와 관련된 연료화 이전에 폐비닐 및 폐비닐 압축블럭을 회수하는 장치는, 산업 폐기물을 기 설정된 단위로 압축하여 압축 블럭을 생성하는 생성부, 상기 생성된 압축 블럭을 해체하는 해체부, 상기 해체된 압축 블럭에 포함된 폐비닐류를 기 설정된 조건에 따라 선별하는 선별부, 상기 선별된 폐비닐류를 가열하여 건조시키는 건조부, 상기 건조된 폐비닐류의 수분과 가스를 제거하는 다단 압출부와 상기 수분과 가스가 제거된 폐비닐류를 펠릿 상태로 배출하는 출력부;를 포함하되, 상기 다단 압출기는 2단 또는 3단 압출기이고, 상기 다단 압출부 각각은, 상기 건조된 폐비닐류를 압출하는 스크류, 기 설정된 크기 이상의 이물질을 필터링(filtering)하는 스크린 익스체인져(exchanger), 상기 건조된 폐비닐류를 가열하는 적어도 하나의 히터, 상기 건조된 폐비닐류에 포함된 수분과 가스를 흡입하는 적어도 하나의 진공 펌프와 상기 적어도 하나의 진공 펌프를 통해 흡입되는 수분과 가스를 외부로 배출하는 배출관을 포함할 수 있다.

또한, 상기 생성부는 1 톤(ton) 단위로 압축블럭을 생성하고, 상기 해체부는 상기 압축 블럭을 상기 다단 압출부에 유입될 수 있는 크기로 해체하며, 상기 폐비닐류는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 및 폴리에틸렌(polyethylene, PE)을 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예와 관련된 장치는 다단 압출기를 이용하여 수분 및 가스가 제거된 펠릿 상태의 재 물질회수 시스템을 통해 압출이나 사출 등의 제품 원료를 사용자에게 제공할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명과 관련하여, 폐비닐 및 폐비닐 압축블럭 등의 재 물질을 회수하는 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2a는 본 발명과 관련된 단열 압출기의 일례를 도시한 것이고, 도 2b는 본 압출기에 적용되는 단축 압출기의 대표적인 스크류를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명과 관련하여, 폐비닐 및 폐비닐 압축블럭 등의 재 물질을 회수하는 시스템에 적용되는 압출기의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 4는 폐비닐 및 폐비닐 압축블럭 등의 재 물질을 회수하는 시스템에 적용되는 이단 압출기의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명과 관련하여, 특정 조건을 만족하는 경우에만 다단 압출기가 동작하는 일례를 도시한 것이다.

캔, 종이박스, 플라스틱 등의 일반적인 쓰레기는 주거단지(예를 들면, 아파트) 내의 분리수거를 통해 분리되어 처리된다. 폐 플라스틱은 별도로 수거되어 재활용될 수 있고, 라면봉지, 과장봉지 등의 쓰레기는 분리 수거되거나 분리수거가 되지 않는 경우에는 종량제 봉투 등에 넣어져 폐기되고 있다.

이때, 종량제 봉투 등에 넣어진 쓰레기는 종량제 봉투 집하장으로 모집된 후, 다시 한번 분리수거 된다.

한편, 라면 봉지, 과자 봉지, 기타 비닐류, 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 등은 별도로 분리 된 후, 기 설정된 단위(예를 들어, 1 톤(ton))로 압축 블럭이 될 수 있다. 이러한 압축 블럭은 폐 플라스틱 고형 연료(REFUSE PLASTIC FUEL, RPF) 회사로 옮겨져 선별, 파쇄, 분쇄, 성형 등을 거쳐 폐 플라스틱 고형 연료(REFUSE PLASTIC FUEL, RPF)로 만들어 질 수 있다.

여기서, 폐 플라스틱 고형 연료(REFUSE PLASTIC FUEL, RPF)는 가연성 산업 폐기물인 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 등을 선별, 파쇄, 분쇄, 성형을 거쳐 폐기물에서 이끌어낸 고형연료를 의미한다.

크기, 수분, 회분, 황, 발열량, 금속성분 등이 환경부에서 고시한 제품 품질 규격에 준하는 연료 제품을 폐 플라스틱 고형 연료(REFUSE PLASTIC FUEL, RPF)라고 할 수 있다.

이러한 폐 플라스틱 고형 연료(REFUSE PLASTIC FUEL, RPF)는 시멘트 회사나 제지회사에서 보일러의 연료 등으로 이용될 수 있다.

폐 플라스틱 고형 연료(REFUSE PLASTIC FUEL, RPF)는 친 환경 연료라는 점, 가격이 저렴하다는 점, 에너지 및 생산 원가 절감 효과가 있다는 점 및 에너지 이용 효율이 좋다는 점 등의 장점을 가지고 있다.

그러나 폐 플라스틱 고형 연료(REFUSE PLASTIC FUEL, RPF)는 보일러의 연료 등으로 한정적으로 이용되고, 초기 시설 투자비가 과다하게 소요되며, 발전 효율이 떨어지고, 현재 판매비용보다 제조 비용이 더 많이 든다는 문제점이 존재한다.

따라서 본 발명은 다단 압출기를 이용하여 수분 및 가스가 제거된 펠릿 상태의 폐비닐 및 폐플라스틱 고형연료(RPF)용 블럭의 재 물질회수를 하기 위한 시스템(1)을 제공하고자 한다.

즉, 본 발명은 연료화되기 이전에 분리수거 되는 폐비닐과 폐 플라스틱 고형 연료로 활용되는 폐비닐 압축블럭을 회수하는 방법을 제공하고자 한다.

도 1은 본 발명과 관련하여, 폐비닐 및 폐비닐 압축블럭 등의 재 물질을 회수하는 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.

도 1을 참조하면, 전술한 것과 같이, 라면 봉지, 과자 봉지, 기타 비닐류, 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 등은 별도로 분리 된 후, 기 설정된 단위(예를 들어, 1 톤(ton))로 압축 블럭이 될 수 있다(S100).

이후, 압축 블럭은 해체단계를 거칠 수 있다(S200).

해체 단계를 거치면 압축블럭은 압축 상태에서 해제되나 설명의 편의를 위해 해체된 압축 블럭이라 호칭한다.

또한, 해체된 압축블럭을 선별하는 단계가 진행될 수 있다(S300).

즉, 기 설정된 요건을 만족하는 대상만이 폐기되도록 지정되고, 그 이외에는 재활용 등의 용도를 위해 모아질 수 있다.

이때, 해체된 압축블럭을 선별하는 단계는 수동 또는 자동으로 수행될 수 있다.

수동으로 수행되는 경우에는 육안을 이용할 수 있다.

폐기될 압축블럭이 선별되면, 선별된 압축불럭을 분쇄하는 단계가 진행된다(S400).

S400 단계에서는 고체인 물질이 파괴되어 지름의 감소와 표면적의 증대가 도모될 수 있다.

S400 단계에서는 압출기에 들어갈 정도의 크기로 분쇄가 진행될 수 있다.

예를 들어, 5cm 이상 10cm 이하의 작은 조각으로 분쇄될 수 있다.

또한, 분쇄된 압축 블럭은 열풍 가열을 통해 건조될 수 있다(S500).

S500 단계를 통해 분쇄된 압축 블럭에 포함된 대부분의 수증기는 증발된다.

이후, 수증기가 증발된 객체는 다단 압출기를 이용하여 수분과 가스가 제거될 수 있다(S600).

S600 단계에서는 다단 압출기와 스크린 익스체인져(exchanger)를 통해 이물질을 어느 정도 제거할 수 있다는 것이 특징이다.

또한, S600 단계에서는 진공펌프를 이용하여 수분과 가스가 어느 정도 제거될 수 있다는 것이 특징이다.

S600 단계에 적용되는 본 발명의 구체적인 구성은 도 2 내지 도 4를 참조하여 후술한다.

S600 단계를 통해 수분과 가스가 제거된 압축블럭은 다이스를 통해 펠릿(pellet) 형태로 외부로 배출된다(S700).

여기서 펠릿(pellet)은 지름 또는 한 변의 길이가 2~5mm 정도의 구, 원주, 각주형으로 만들어진 작은 입자를 말한다.

또한, 다이스는 단조, 드로잉 가공, 압출가공 또는 프레스 가공 등 금속의 소성가공에 사용하는 틀을 의미한다.

따라서 S700 단계로 출력된 펠릿 형태의 결과물은 향후 압출이나 사출이 제품 원료로 이용될 수 있다.

대표적으로 지게차 팔레트에 적용되거나 하수관 압출의 원료로 이용될 수 있다.

따라서 본 발명의 내용이 적용되는 경우, 플라스틱 고형 연료(REFUSE PLASTIC FUEL, RPF)는 보일러의 연료 등으로 한정적으로 이용되고, 초기 시설 투자비가 과다하게 소요되며, 발전 효율이 떨어지고, 현재 판매비용보다 제조 비용이 더 많이 든다는 문제점을 해소할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 S600 단계에 적용되는 다단 압출기에 대해 구체적으로 설명한다.

다단 압출기의 구체적인 설명에 앞서, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 일반적인 압출기의 구조를 설명한다.

도 2a는 본 발명과 관련된 단열 압출기의 일례를 도시한 것이고, 도 2b는 본 압출기에 적용되는 단축 압출기의 대표적인 스크류를 도시한 것이다.

일반적인 압출기(1)의 기본구조는 구동부(22, 23, 24), 원료공급기(feeder). 스크루(21, screw), 바렐(20, barrel), 다이(17, die)로 구성될 수 있다.

도 2a는 기본구조 이외에 더 많은 구성을 포함하며, 전동기 기어(11), 원료 호퍼(12), 냉각수 자켓(13), 열전쌍(14), 바렐 수증기 자켓(15), 압력 변환기(16), 다이(17), 배출 열전쌍(18), 파쇄판(19), 바렐(20), 계량부(24), 압축부(23), 공급부(22), 스크류(21)를 포함한다. 단, 도 2a에 개시된 압출기의 구성은 단순한 일례에 불과하고 보다 많은 구성 또는 보다 적은 구성을 통해 압출기가 구현될 수 있는 것은 자명하다.

호퍼(12)는 분립체 혹은 괴상체의 용기로 아래쪽 배출구를 향해 단면적이 감소하는 현상인 것을 의미한다.

호퍼(12)의 대표적인 형상은 역원추형 혹은 역각추형이다. 시멘트, 자갈, 모래 또는 콘크리트 등을 좁은 구멍을 통해 아래로 떨어뜨릴 때 사용하는 깔때기 모양의 용기를 가리키는 말로도 사용된다.

단독적으로 저장조로 사용되는 경우도 있으나 피더와 컨베이어의 분립체 공급부분 또는 사일로, 벙커 등의 바닥부로 사용되는 경우가 많다.

한편, 도 2a에 개시된 단일 압출기의 복수의 구성 중에서 스크루(21)가 가장 중요하다.

과거부터 사용되어온 일축형은 스크루가 1개인 형식이고, 원료는 스크루와 바렐과의 공간에서 압축되고 고상(solid bed)이 형성되어 충분한 마찰이 생기면 연속 압출이 가능해진다. 이러한 상황확보를 위해 원료형상, 조성(예컨대 수분, 기름성분)에 제약이 생길 수 있다.

또한, 수분, 기름성분의 함량이 많은 경우에는 충분한 마찰이 생기지 않고 원료는 스크루와 함께 회전하여 압출이 불가능한 공회전 현상이 발생한다.

또한, 과도한 미분말 원료이면 전단발열이 지나쳐 과도한 가열처리가 되며, 원료의 혼합, 혼련 등은 거의 기대할 수 없기 때문에 미리 처리해 놓아야 하는 등 문제점이 많지만 구조가 간단하고 값이 싸기 때문에 인기가 있다.

최근 활발히 개발되고 있는 2축형은 스크루의 회전방향, 상호의 위치관계로부터, 여러 가지 형식이 있지만, 실제 사용되고 있는 것은 대부분 동방향회전 완전 맞물림형이다. 이 형식은 충분한 혼합, 혼련기능, 스크루 표면에 원료가 체류하지 않는 자정작용, 압출기 내 압력분포가 비교적 균일한 점 등의 특징이 있다.

도 2b에 개시된 것과 같이, 스크루(21)는 여러 가지 모양이 준비되어 있고 분할방식에 의해, 스크루축에 필요한 모양을 끼워 넣어 스크루를 구성한다.

이와 같은 방법에 의해서 스크루(21)의 기능을 다양화할 수 있고 또한 바렐(20)도 일체화되어 있어 필요에 의해서 여러 가지의 형식을 짜 합쳐서 사용한다.

출구(17)는 다이, 다이스 또는 노즐이라고 부르며, 각종 형식이 고안되어 있다.

최근에 개발된 예로서 냉각 다이가 이용되는데, 그 기본적인 특징은 원료의 열에너지를 흡수하여 유동성을 적시에 감소시킴으로써 고수분 원료라도 안정하게 운전할 수 있다는 점이다. 속도분포와 냉각효율을 고려한 원통형 냉각다이 또한 고안되었다.

도 3은 본 발명과 관련하여, 폐비닐 및 폐비닐 압축블럭 등의 재 물질을 회수하는 시스템에 적용되는 압출기의 구체적인 일례를 도시한 것이다.

설명의 편의를 위해, 도 2a에서 설명한 구성은 도 3에서 동일하게 적용될 수 있는 것으로 가정한다.

도 2a와 비교하여 본 발명이 제안하는 압출기는 히터(30), 배출관(40), 진공펌프(50), 스크린 익스체인져(50)를 더 포함할 수 있다.

먼저, 히터(30)는 가열을 목적으로 하는 장치로, 전기적인 히터에는 저항선 등에 전류를 흘려 발생하는 줄열을 직접 이용하는 것(예를 들어, 일반 전열기, 저항로 등), 전구처럼 일단 가시광선 또는 적외선으로 하여 열을 전하는 것(예를 들어, 적외선 건조전구, 전기난로나 전기풍로의 일종, 레저 응용의 일부 등)을 포함한다.

본 발명의 히터(30)는 호퍼를 통해 유입된 물질이 진공펌프를 이용하여 수분과 가스가 완전히 제거될 수 있도록 지원한다.

또한, 배출관(40)은 호퍼를 통해 유입된 물질에 포함된 수분과 가스(41)가 배출되는 통로로 이용된다.

또한, 진공펌프(50)는 대기압 이하의 압력에서 기체를 흡입하여 대기압에서 배출하는 데 사용되는 압축기이다.

진공펌프(50)가 흡입하는 기체의 압력은 대기압에서 절대진공에 가까운 정도까지 이른다.

진공펌프(50)는 형식에 따라서 왕복식, 회전식, 봉수식, 확산식, 이젝터식 등이 있다.

이때, 왕복식에는 단동진공 펌프, 자유밸브식 복동진공펌프, 미끄럼밸브식 복동진공펌프 등이 있고, 회전식에는 다익편회전식진공 펌프 등이 있다.

본 발명에서는 히터(30), 배출관(40) 및 진공펌프(50)를 통해 호퍼를 통해 유입된 물질에 포함된 수분과 가스(41)가 어느 정도 제거될 수 있다.

또한, 스크린 익스체인져(50)는 이물질을 제거하기 위해 이용된다.

즉, 다이스를 통해 결과물이 배출되기 직전에 특정 크기의 물질을 스크린 함으로써, 특정 이물질을 제거할 수 있다.

또한, 후술하는 다단 압출기와 함께 사용되어 S600 단계에서 완전하게 이물질을 제거하는 기능을 제공한다.

한편, 본 발명에 적용되는 압출기는 다단으로 이용될 수 있다.

다단으로 이용되는 압출기는 직렬로 연결되거나 병렬로 연결되는 경우를 모두 포함할 수 있다.

대표적으로 이축 압출기가 이에 속할 수 있다.

즉, 압출기에는 스크루의 개수가 1개인 1축압출기와 2개인 2축 압출기가 있다.

2축압출기는 스크루의 종류, 상호 위치, 회전방향에 따라 여러 가지 종류가 있다.

일반적으로 바렐은 수백기압에 견디는 내압구조를 가지고 있으며 여러 개로 분할되어 있어 각 부분의 온도제어도 가능하다.

2축압출기 내부의 원료는 바렐로부터 열에너지, 스크루로부터 전단 에너지를 받아 가공된다.

다이는 제품의 형상을 결정해주는 것 이외 일정방향의 전단력을 주는 장소이기도 하다.

2축압출기는 1축형보다 처리할 수 있는 재료함수율의 범위가 넓은 장점이 있다.

또한, 바렐의 온도분포, 스크루 구성, 다이 형상의 변화에 따라 치밀한 반응의 제어도 가능하며 소비전력도 적다.

도 4는 폐비닐 및 폐비닐 압축블럭 등의 재 물질을 회수하는 시스템에 적용되는 이단 압출기의 구체적인 일례를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 100 부분은 전술한 전동기 기어(11), 원료 호퍼(12), 냉각수 자켓(13), 열전쌍(14), 바렐 수증기 자켓(15), 압력 변환기(16), 다이(17), 배출 열전쌍(18), 파쇄판(19), 바렐(20), 계량부(24), 압축부(23), 공급부(22) 중 적어도 하나를 포함하는 구성을 표현한 것이다.

또한, 도 4를 참조하면, 프레임에 설치된 상부 스크류연결축과 하부 스크류 연결축에 각각 형성된 체인기어나 풀리에 체인이나 벨트를 상부,하부 스크류 연결축에 각각 상하로 연결하여 상부,하부 스크류 연결축이 일체가 되어 수직으로 회전할 수 있도록 구성된다.

또한, 체인이 아닌 벨트로 연결하여 사용할 때에는 벨트를 교체할 수 있도록 벨트에 텐션을 주기 위한 텐션풀리가 장착될 수 있다.

텐션풀리를 장착한 텐션풀리축은 상부 스크류연결축과 하부 스크류연결축의 중앙 일측에 설치되어 텐션을 주면서 가동하도록 구성된다.

또한, 상기 상하로 각각 연결된 상부 스크류연결축과 하부 스크류 연결축의 어느 하나는 프레임의 측면에 각각 설치된 모터의 회전축과 벨트로 연결되어 동력을 전달받아 회전할 수 있게 구성된다.

이때, 프레임의 측면에 설치된 모터의 회전축은 가까운 측에 있는 스크류 연결축 보다는 먼곳에 설치된 스크류 연결축과 연결하여 모터의 동력을 많이 전달할 수 있도록 구성될 수 있다.

텐션풀리축이 설치될 때에는 상부 스크류연결축이나 하부 스크류연결축에 연결하여 구동시킨다.

따라서 상부 압출기의 내부에 설치된 상부 압출스크류(21a)와 하부 압출기의 내부에 설치된 하부 압출스크류(21b)는 모터의 동력을 전달받아 각각 회전하기 때문에 필요에 따라 압출기 내부에 설치된 압출스크류 하나만 가동하여 결과물을 배출할 수도 있다.

즉, 선택에 따라 하나의 스크류만 이용되거나 복수의 스크류가 이용될 수 있는데, 단일 스크류를 이용하는 압출기와 비교하여 이물질을 더 효율적으로 제거할 수 있다.

단, 도 4에서는 이단 압출기를 일례로 들어 본 발명의 구성을 설명하였으나 이는 단순한 일례에 불과하고 보다 많은 압출기를 통해 본 발명의 내용이 구현될 수도 있다.

또한, 복수의 압출기로 올라갈수록 스크린 매시는 더 고운 것을 사용함으로써 큰 이물질부터 작은 이물질까지 모두 제거할 수도 있다.

예를 들어, 3단 압출기가 적용되는 경우, 1단에서 3단으로 갈수록 스크린 매쉬를 더 고운 것을 이용할 수 있을 것이다.

본 발명의 다른 일례에 따르면, 특정 조건을 만족하는 경우에만 다단 압출기를 이용하며, 일반적인 경우에는 단일 압출기를 이용하는 방법도 적용될 수 있다.

도 5는 본 발명과 관련하여, 특정 조건을 만족하는 경우에만 다단 압출기가 동작하는 일례를 도시한 것이다.

설명의 편의를 위해, 도 4의 단계들 중 대응되는 S100 내지 S500 및 S700 단계의 설명은 생략한다.

도 5를 참조하면, 다단 압출기가 아닌 단일 압출기를 이용하여 압축블럭의 수분과 가스를 제거하는 단계(S610)가 진행될 수 있다.

이후, 배출된 결과물이 기 설정된 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S620).

즉, 배출된 결과물의 크기, 고른 정도 등을 이용하여 미리 지정한 조건을 배출물이 만족하는지 여부를 판단하고, 만족하는 경우에는 바로 S700단계가 진행된다.

단, 기 설정된 조건을 만족하지 않는 경우에는, 복수의 압출기를 이용하여 압축블럭의 수분과 가스를 제거하는 단계(S630)가 진행된다.

따라서 결과물의 상태에 따라 단일의 압출기를 이용할 것인지 아니면 복수의 압출기를 이용할 것인지를 결정할 수 있으므로, 상황에 유연하게 대처할 수 있고, 불필요한 전력 소비도 예방할 수 있다.

전술한 본 발명의 구성 및 동작을 이용하는 경우, 플라스틱 고형 연료(REFUSE PLASTIC FUEL, RPF)는 보일러의 연료 등으로 한정적으로 이용되고, 초기 시설 투자비가 과다하게 소요되며, 발전 효율이 떨어지고, 현재 판매비용보다 제조 비용이 더 많이 든다는 문제점을 해소된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.

상기와 같이 설명된 장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (7)

1. 산업 폐기물을 기 설정된 단위로 압축하여 압축 블럭을 생성하는 제 1 단계;
   상기 생성된 압축 블럭을 해체하는 제 2 단계;
   상기 해체된 압축 블럭에 포함된 폐비닐류를 기 설정된 조건에 따라 선별하는 제 3 단계;
   상기 선별된 폐비닐류를 가열하여 건조시키는 제 4 단계;
   다단 압출기를 이용하여 상기 건조된 폐비닐류의 수분과 가스를 제거하는 제 5 단계; 및
   상기 수분과 가스가 제거된 폐비닐류를 펠릿 상태로 배출하는 제 6 단계;를 포함하되,
   상기 제 1 단계의 압축블럭은 1 톤(ton) 단위로 생성되고,
   상기 제 2 단계에서 상기 압축 블럭은 상기 제 5 단계의 다단 압출기에 유입될 수 있는 크기로 해체되며,
   상기 폐비닐류는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 및 폴리에틸렌(polyethylene, PE)을 포함하고,
   상기 제 5 단계와 제 6 단계 사이에는,
   스크린 익스체인져(exchanger)를 이용하여 기 설정된 크기 이상의 이물질이 필터링(filtering) 되는 단계;를 더 포함하며,
   상기 건조된 폐비닐류와 접촉되는 순서에 따라 상기 다단 압출기 각각이 이용하는 스크린 매시는 더 조밀해지고, 상기 스크린 매시는 조밀해지는 정도에 대응하여 더 작은 이물질을 제거할 수 있으며,
   상기 제 5 단계에서,
   상기 건조된 폐비닐류의 수분과 가스는 상기 다단 압출기와 적어도 하나의 히터를 이용한 가열 동작 및 적어도 하나의 진공 펌프를 이용한 흡입 동작을 이용하여 배출관을 통해 외부로 배출됨으로써 제거되는 것을 특징으로 하는, 연료화 이전에 폐비닐 및 폐비닐 압축블럭을 회수하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 다단 압출기는 2단 또는 3단 압출기인 것을 특징으로 하는, 연료화 이전에 폐비닐 및 폐비닐 압축블럭을 회수하는 방법.
3. 산업 폐기물을 기 설정된 단위로 압축하여 압축 블럭을 생성하는 생성부;
   상기 생성된 압축 블럭을 해체하는 해체부;
   상기 해체된 압축 블럭에 포함된 폐비닐류를 기 설정된 조건에 따라 선별하는 선별부;
   상기 선별된 폐비닐류를 가열하여 건조시키는 건조부;
   상기 건조된 폐비닐류의 수분과 가스를 제거하는 다단 압출부; 및
   상기 수분과 가스가 제거된 폐비닐류를 펠릿 상태로 배출하는 출력부;를 포함하되,
   상기 다단 압출부 각각은,
   상기 건조된 폐비닐류를 압출하는 스크류;
   기 설정된 크기 이상의 이물질을 필터링(filtering)하는 스크린 익스체인져(exchanger);
   상기 건조된 폐비닐류를 가열하는 적어도 하나의 히터;
   상기 건조된 폐비닐류에 포함된 수분과 가스를 흡입하는 적어도 하나의 진공 펌프; 및
   상기 적어도 하나의 진공 펌프를 통해 흡입되는 수분과 가스를 외부로 배출하는 배출관;을 포함하되,
   상기 생성부는 1 톤(ton) 단위로 압축블럭을 생성하고,
   상기 해체부는 상기 압축 블럭을 상기 다단 압출부에 유입될 수 있는 크기로 해체하며,
   상기 폐비닐류는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 및 폴리에틸렌(polyethylene, PE)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료화 이전에 폐비닐 및 폐비닐 압축블럭을 회수하는 장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 다단 압출기는 2단 또는 3단 압출기인 것을 특징으로 하는, 연료화 이전에 폐비닐 및 폐비닐 압축블럭을 회수하는 장치.
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