KR101311849B1

KR101311849B1 - 유기폐기물 처리용 친환경 탄화장치

Info

Publication number: KR101311849B1
Application number: KR1020130074356A
Authority: KR
Inventors: 권명열
Original assignee: 권명열; (주)미광산업기계
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2013-09-25

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기를 비롯한 유기폐기물을 탄화 처리하는 장치에 있어서: 유기폐기물 외의 가연성 폐기물(MSW)을 연료로 연소하는 건류 소각로(10); 유기폐기물을 건조통(22)과 탄화통(32) 상에서 이송스크류(25)(35)로 이송하며 건조와 탄화를 수행하는 탄화기(20); 및 상기 건류 소각로(10)와 탄화기(20) 사이에 배관으로 연결되어 탄화기(20)의 수증기와 유분을 유도 연소하는 연소기(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 비교적 컴팩트한 구조를 기반으로 다량의 음식물 폐기물을 탄화 처리하면서 악취와 오염물질의 배출의 경감과 에너지 효율의 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

Description

유기폐기물 처리용 친환경 탄화장치{Eco-friendly carbonization apparatus for treating organic waste}

본 발명은 유기폐기물 탄화장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 비교적 컴팩트한 구조를 기반으로 다량의 폐기물을 처리하면서 오염물질의 배출을 경감할 수 있는 유기폐기물 처리용 친환경 탄화장치에 관한 것이다.

종래의 일반적인 탄화장치는 챔버에 투입되는 오니 등의 각종 유기성 폐기물을 건조하고 탄화하여 체적이나 중량을 감량하는 공정을 수행한다. 다량의 폐기물을 단시간 내에 감량하기 위해서 탄화 과정에 경유나 가스 등의 화석연료를 주연료로 사용한다. 다만 주연료의 사용을 축소하는 것은 에너지 효율 측면에서 선호된다. 특히 음식물과 같은 유기성 폐기물을 탄화하는 장치의 경우 에너지 효율화와 더불어 악취나 유해가스의 발생을 최소화하는 설계가 요구된다.

이와 관련되어 한국 등록특허공보 제1003006호, 한국 등록특허공보 제0903574호 등의 선행특허를 참조할 수 있다.

전자의 선행특허는 외기 공기로 열풍과 가열증기를 배출하는 연소로와, 상기 연소로를 통해 가열 증기를 공급받아 슬러지를 건조시키는 2차 건조장치와, 상기 연소로를 통해 발생되는 열풍을 공급받는 탄화로와, 상기 탄화로를 통과하여 배출되는 열풍을 재공급 받으며, 2차 건조장치를 통과하여 배출되는 가열 증기를 재공급 받는 1차 건조장치로 구성된다. 이에 따라, 연료의 소모를 줄이고 유해 가스가 제거된 공기를 대기중으로 배출하는 효과를 기대한다.

후자의 선행특허는 건류가스와 탄화물로의 열분해 작용이 이루어지게 한 탄화 설비에 있어서, 제1연소실과 제2연소실로 구분된 연소기를 구비하고, 상기 제1연소실의 일측으로는 건조기에서 발생하는 악취와 수증기가 유입되어 타측으로 배출되게 하고, 상기 제2연소실의 일측으로는 탄화기에서 발생하는 건류가스가 유입되어 타측으로 배출되게 한다. 이에 따라, 건류가스 내의 다양한 유해가스를 제거하고 건류가스의 폐열을 리턴시켜 활용하는 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행특허에 의하면 다량의 음식물 폐기물을 탄화하는 경우 장치의 구성이 복잡화되어 외형이 커지기 때문에 설치 공간이 증대되고, 처리 과정의 건조와 이송에 따른 에너지 소모도 증가하여 전반적으로 높은 효율을 달성하기 곤란한 한계성을 보인다.

1. 한국 등록특허공보 제1003006호 "건류가스 제거기능을 구비한 연소로 및 탄화시스템"(공개일자 : 2010. 1. 22.) 2. 한국 등록특허공보 제0903574호 "수증기와 건류가스를 구분 처리하기 위한 연소장치를 갖는유기성 폐기물 탄화 설비"(공개일자 : 2009. 6. 18.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 비교적 컴팩트한 구조를 기반으로 다량의 음식물 폐기물을 처리하면서 악취와 오염물질의 배출의 경감과 에너지 효율의 향상을 도모할 수 있는 유기폐기물 처리용 친환경 탄화장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 음식물쓰레기를 비롯한 유기폐기물을 탄화 처리하는 장치에 있어서: 유기폐기물 외의 가연성 폐기물(MSW)을 연료로 연소하는 건류 소각로; 유기폐기물을 건조통과 탄화통 상에서 이송스크류로 이송하며 건조와 탄화를 수행하는 탄화기; 및 상기 건류 소각로와 탄화기 사이에 배관으로 연결되어 탄화기의 수증기와 유분을 유도 배출하여 연소하는 연소기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 탄화기는 상하 복렬의 이송스크류와 상하 복렬의 이송스크류를 직렬의 경로상으로 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 이송스크류는 길이 방향으로 경사각을 이루도록 외경이 변동되는 형태이고, 이송력과 건조 효율을 증대하기 위한 스크레이퍼를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 건조통의 최상측 지점에서 건류 소각로와 연소기의 사이 지점까지 연결되는 분기관 상에 송풍기를 구비하여 수증기와 유분을 이송하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 연소기는 착화실과 연소실의 상류측으로 배출되는 불완전 연소가스와 탄화기 본체에서 유도 배출되는 수증기와 유분의 와류혼합을 유도하기 위한 사이클론을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 비교적 컴팩트한 구조를 기반으로 다량의 음식물 폐기물을 탄화 처리하면서 악취와 오염물질의 배출의 경감과 에너지 효율의 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 탄화장치의 주요부를 드러내어 나타내는 정면도
도 2는 본 발명에 따른 탄화장치의 전체 구성을 나타내는 평면도
도 3은 도 1의 탄화장치의 측면에서 단면도와 함께 나타내는 구성도
도 4는 본 발명에 따른 탄화장치의 이송스크류를 나타내는 구성도
도 5는 본 발명에 따른 탄화장치의 연소기를 나타내는 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 음식물쓰레기를 비롯한 유기폐기물을 탄화 처리하는 장치에 관련된다. 음식물쓰레기, 하수슬러지, 가축분뇨 등의 유기폐기물은 주변에서 다량으로 발생되는 것으로서 범국가적 차원에서 감량화와 자원화에 대한 노력이 지속적으로 고조되고 있다. 본 발명은 유기폐기물로서 음식물쓰레기를 주 대상으로 설명하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.

본 발명에 따르면 유기폐기물 외의 MSW(Municipal Solid Waste)를 비롯한 가연성 폐기물을 연소하는 건류 소각로(10)가 구비된다. 건류 소각로(10)는 버너, 공기 공급구, 연료 장입구, 뚜껑, 가스 및 재 배출구를 포함한다. 이는 본 출원인이 발명하여 개시한 한국 등록특허공보 제0347335호를 통하여 확인된다. 비닐이나 폐플라스틱과 같은 연료가 연료 장입구를 통해 내부로 공급되면 버너에 의해 650℃ 전후의 저온에서 1차 불완전 연소가 이루어진다.

또, 본 발명에 따르면 탄화기(20)가 유기폐기물을 건조통(22)과 탄화통(32) 상에서 이송스크류(25)(35)로 이송하며 건조와 탄화를 수행하는 구조이다. 탄화기(20)는 상부와 하부 공간으로 구분되는 상자형 구조이고, 상면과 하면에 투입구(21), 연소가스 배기관(38), 탄화물 배출구(28)를 구비한다. 탄화실(31)로 사용되는 하부 공간은 내화ㆍ단열 처리되지만 상부 공간은 단열 처리만 되어도 무방하다. 탄화실(31)은 약 950℃ 이상의 온도로 유지된다. 건조통(22)은 탄화기(20)의 상부 공간에 배치되고 내부에 이송스크류(25)를 지닌다. 탄화통(32)은 탄화기(20)의 하부 공간에 배치되고 내부에 이송스크류(35)를 지닌다.

이때, 분쇄기(12)가 이송스크류(15)를 개재하여 탄화기(20)의 투입구(21)에 연결된다. 분쇄기(12)는 음식물쓰레기를 압축하여 절단하면서 1차적인 감량과 함께 조성을 일정하게 유지하는 작동을 수행한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 탄화기(20)는 상하 복렬의 이송스크류(25)와 상하 복렬의 이송스크류(35)를 직렬의 경로상으로 구비하는 것을 특징으로 한다. 건조통(22)에 구비되는 이송스크류(25)는 대향하는 한 쌍으로 이루어지면서 상하의 2단 구조로 배치된다. 탄화통(32)에 구비되는 이송스크류(35)도 상하 2단으로 배치되는데, 상측의 것은 한 쌍으로 구성하지만 하측의 것은 단독으로 구성하여도 무방하다. 2개의 건조통(22)과 2개의 탄화통(32)은 모두 상하로 직렬의 경로를 이루도록 연결된다. 이와 같이 이송스크류(25)(35)를 복렬과 직렬로 구성하면 함수율이 높은 유기폐기물의 건조 및 이송효율을 증대할 수 있다.

이때, 각각의 이송스크류(25)(35)는 탄화기(20)의 외면 일측에서 전동체인(58)과 모터를 이용하여 일체로 연결된다. 한 쌍으로 구성된 이송스크류(25)(35)는 탄화기(20)의 외면 타측에서 각각의 기어로 연결된다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 이송스크류(25)(35)는 길이 방향으로 경사각(DA)을 이루도록 외경이 변동되는 형태이고, 이송력과 건조 효율을 증대하기 위한 스크레이퍼(26)(36)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이송스크류(25)(35)의 경사각(DA) 구조와 스크레이퍼(26)(36) 구조는 함수율이 높은 음식물쓰레기의 건조 및 이송효율 증대에 조력한다. 스크레이퍼(26)(36)는 폐기물의 이송방향으로 곡면을 지닌 판재로서 다수의 지점에서 대향하는 180˚ 방향으로 배치한다.

또, 본 발명에 따르면 연소기(40)가 상기 건류 소각로(10)와 탄화기(20) 사이에 배관으로 연결되어 탄화기(20)의 수증기와 유분을 연소하는 구조이다. 연소기(40)는 본 출원인이 발명하여 개시한 한국 등록특허공보 제0347335호를 통하여 확인된다. 건류 소각로(10)에서 발생한 건류 가스는 연소기(40)를 통과하면서 1차혼합 연소되고 탄화기(20)의 탄화실(31)에 도달하여 재차 연소된다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 건조통(22)의 최상측 지점에서 건류 소각로(10)와 연소기(40)의 사이 지점까지 연결되는 분기관(52) 상에 송풍기(55)를 구비하여 수증기와 유분을 이송하는 것을 특징으로 한다. 최상측의 건조통(22)으로 포집되는 수증기와 유분은 송풍기(55)에 의하여 분기관(52)을 이동하여 연소기(40)의 상류측으로 유입되고 건류 가스와 함께 혼합 연소된다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 연소기(40)는 착화실(41)과 연소실(42)의 상류측으로 와류혼합을 유도하기 위한 사이클론(45)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 사이클론(45)은 복수로 분할된 유로를 나선형으로 연장하여 와류에 의하여 혼합가스가 생성되는 구조로 형성된다. 연소기(40)는 입구에 와류혼합을 위한 사이클론(45)을 구비하여 건류가스, 수증기, 유분이 혼합된 합성가스 상태로 전환되도록 한다. 가스상 물질들은 다음과 같은 반응식에 따라 처리된다.

CnHm → xCY₄ + yH₂ + zC

CH₄ = H₂O → CO + 3H₂

C + H₂O → CO + H₂

C + CO₂ → 2CO

유기성폐기물과 같은 다중 고분자 C-H화합물은 H₂, CH₄, 고체탄소로 분해되고, 메탄은 수증기와 반응하여 합성가스(CO + H2)로 전환되어 고효율 에너지원으로 활용되고, 분리된 고체탄소는 탄화물로 생성된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 건류 소각로 12: 분쇄기
15: 이송스크류 20: 탄화기
21: 투입구 22: 건조통
25, 35: 이송스크류 26, 36: 스크레이퍼
31: 탄화실 32: 탄화통
40: 연소기 41: 착화실
42: 연소실 45: 사이클론
52: 분기관 55: 송풍팬
58: 전동체인 DA: 경사각

Claims

음식물쓰레기를 비롯한 유기폐기물을 탄화 처리하는 장치에 있어서:
유기폐기물 외의 가연성 폐기물(MSW)를 연료로 연소하는 건류 소각로(10);
유기폐기물을 건조통(22)과 탄화통(32) 상에서 이송스크류(25)(35)로 이송하며 건조와 탄화를 수행하는 탄화기(20); 및
상기 건류 소각로(10)와 탄화기(20) 사이에 배관으로 연결되어 탄화기(20)의 수증기와 유분을 유도 배출하여 연소하는 연소기(40);를 포함하여 이루어지고,
상기 연소기(40)는 착화실(41)과 연소실(42)의 상류측으로 배출되는 불완전 연소가스와 탄화기 본체에서 유도 배출되는 수증기와 유분의 와류혼합을 유도하기 위한 사이클론(45)을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기폐기물 처리용 친환경 탄화장치.
청구항 1에 있어서,
상기 탄화기(20)는 상하 복렬의 이송스크류(25)와 상하 복렬의 이송스크류(35)를 직렬의 경로상으로 구비하는 것을 특징으로 하는 유기폐기물 처리용 친환경 탄화장치.
청구항 2에 있어서,
상기 이송스크류(25)(35)는 길이 방향으로 경사각(DA)을 이루도록 외경이 변동되는 형태이고, 이송력과 건조 효율을 증대하기 위한 스크레이퍼(26)(36)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기폐기물 처리용 친환경 탄화장치.
청구항 1에 있어서,
상기 건조통(22)의 최상측 지점에서 건류 소각로(10)와 연소기(40)의 사이 지점까지 연결되는 분기관(52) 상에 송풍기(55)를 구비하여 수증기와 유분을 유도 이송하는 것을 특징으로 하는 유기폐기물 처리용 친환경 탄화장치.
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