KR101418764B1

KR101418764B1 - 폐기물의 열분해과정에서 발생하는 열분해가스 개질장치

Info

Publication number: KR101418764B1
Application number: KR1020130078128A
Authority: KR
Inventors: 김동례; 최종혜; 조보형; 이동이; 최형준; 나익환
Original assignee: 김동례
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2014-07-11

Abstract

본 발명은 가연성 폐기물을 고온, 무산소 분위기의 열분해 하는 과정에서 발생하는 열분해가스를 고주파를 이용하여 고열의 열분해를 구성함으로써 친환경적이면서 적은 비용으로 폐기물의 열분해과정에서 발생하는 불안정 가스 및 고분자 탄소를 고열(1000~1200℃)에서 다시 열화 하고 열분해 하여 불량한 가스를 제거하고 양질의 연소 가스를 얻을 수 있도록 구성한 열분해가스 개질 장치에 관한 것이다.

Description

폐기물의 열분해과정에서 발생하는 열분해가스 개질장치{a reforming device of pyrolysis-gas that affecting by course pyrolyzing waste}

본 발명은 가연성 폐기물을 고온, 무산소 분위기에서 고온(300~800℃)으로 열분해 하는 과정에서 발생하는 불안전 가스 및 고분자 탄소를 포함하는 열분해가스를 고주파에 의한 고열(1000~1200℃)을 구성하는 개질기를 통과하게 하여 상기 불안전가스 및 고분자 상태의 탄소를 고열(1000~1200℃)로 분해하여 양질의 연소가스를 얻을 수 있도록 구성한 열분해가스 개질장치에 관한 것이다.

본 발명은 가연성 폐기물의 열분해 과정에서 고온(300~800℃)으로 발생하는 열분해가스에 혼합되어 있는 고분자 탄소 및 고분자 탄소에 포함되는 타르성 물질과 가연성 가스 상태의 불안정한 열분해가스에 다시 고온(1000~1200℃)을 제공하여 상기 타르성 물질, 가연성 불안정 가스를 열화하여 열분해하고 열분해된 열분해가스에서 양질의 가스로 분리하여 양질의 연소가스를 구성할 수 있는 열분해가스의 개질장치에 관한 것이다.

본 발명에 의한 개질장치는 원형으로 구성되며 규사토, 흑연, 점토의 세라믹으로 구성되는 내부통과 외부통으로 구성되며 상기 내부통과 외부통 사이에 단열을 구성하기 위한 세라믹 단열재로 구성되고, 상기 내부 통의 아래로부터 불안정가스인 열분해가스가 유입되는 유입구와 내부 통의 상부에는 내부 통에서 열화된 열분해 가스가 배출되는 배출구를 포함하여 구성되며, 상기 내부 통의 내경에는 내부 통과 일체형으로 거치대를 형성하고 상기 거치대는 받침대를 거치할 수 있도록 구성되고, 상기 받침대 위에 적재되는 세라믹 볼을 포함하며, 외부 통에는 내부 통 내부에 조사하여 순간적으로 고열을 방출할 수 있는 고주파를 포함하여 구성되는 열분해가스의 개질장치에 관한 것이다.

종래에는 가연성 물질에서 양질의 연소가스를 얻기 위해 가연성 물질을 열분해 하는 과정에서 발생하는 열분해가스에서 불안정 상태로 혼합되어 있는 탄소물질(타르, 고분자 탄소 등)에서 양질의 연소가스를 얻기 위해 상기 불안정 상태의 탄소물질(타르, 고분자 탄소 등)로 구성되는 가스를 반응로에 주입하여 통과하는 불안정 상태의 가스에 1200℃의 고온을 제공하여 고온에서 개질하도록 구성하게 되어 있다.

상기와 같이 반응로의 온도를 1200℃로 유지하기 위해서는 많은 열에너지가 필요하기 때문에 연료를 사용하여 고열을 구성할 경우 환경의 오염의 문제가 있으며, 많은 열량이 필요함으로 연료 비용이 많이 소요되어 산업적 이윤 창출이 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 열분해과정에서 발생하는 불안정 열분해가스를 적은 비용으로 고열을 구성하여 열분해 함으로써 양질의 가스로 개질할 수 있는 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 가연성 폐기물에 고열을 가하면 비 응축가스(수소, 탄산가스, 일산화탄소, 염소가스, 아황산가스 등), 액체 상태의 고분자 탄소(타르), 분진 상태의 고체로 구성되는 열분해가스를 고온(1000~1200℃)으로 열분해 하는 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 비 응축가스 상태의 열분해가스가 혼합상태로 응축되어 폐기되는 것을 방지하고 고열(1000~1200℃)로 다시 열분해 하여 양질의 연소가스로 변환할 수 있는 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 가연성 물질을 열분해하여 발생하는 열분해가스에 포함되는 불안정 가스 및 고분자 탄소를 고온으로 열화 하는데 필요한 열량(1000~1200℃)을 구성하는데 작은 전기량을 이용하여 구현할 수 있도록 본 발명에 의한 몸체는 외부통과 내부통으로 구성되고 내부통은 규사토, 흑연, 점토 등으로 구성되는 세라믹으로 구성하고 상기 세라믹으로 구성되는 내부통에 고주파를 조사하여 내부통에 원적외선을 수반하는 열원을 형성하여 순간적으로 많은 열량이 발생할 뿐 아니라 원적외선을 수반하는 고주파의 투과 력에 의해 열이 신속하고 균일하게 조사되어 내부통의 내부를 통과하는 열분해가스를 순간적으로 열화하여 열분해하도록 구성한다.

내부통의 내부의 내경에는 내부통과 일체형으로 지지턱을 구성하여 상기 지지턱에는 세라믹 소재로 구성되는 받침대를 거치하고 받침대 위에는 세라믹 소재의 볼을 적재하여 내부통에 고주파를 조사하고 내부통과 받침대와 세라믹 소재의 볼이 신속하게 고온(1000~1200℃)의 열원이 되도록 구성하여 불안정가스 및 고분자 탄소를 포함하는 열분해가스를 상기 내부통을 통과하게 함으로써 통과하는 과정에서 열화하고 열분해 하여 적은 전기량으로 신속하게 개질 할 수 있도록 구성한다.

내부통과 외부통 사이에 충진되는 단열재는 단열이 우수한 세라믹 소재로 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 열분해 원리는 가연성 폐기물을 무산소 분위기 하에서 열을 가하면 열분해공간은 환원성 분위기가 조성되고, 폐기물은 분해되어 기체와 액체로 증발되며, 분해되지 않는 것은 고분자 탄소 상태를 구성하게 된다.

즉, 가연성 폐기물에 고열을 가하면 비 응축가스(수소, 탄산가스, 일산화탄소, 염소가스, 아황산가스 등), 액체 상태의 고분자 탄소(타르), 분진 상태의 고체로 구성되는 열분해가스로 형성된다.

본 발명은 상기와 같은 비 응축가스 상태의 열분해가스가 혼합상태로 응축되어 폐기되는 것을 방지하고 고열(1000~1200℃)로 다시 열분해하여 양질의 연소가스로 변환가능한 상태를 구성하기 위한 장치를 구성한다.

예; 열분해 가스의 비응축가스에는 또한, 염소가 염소가스로, 유황이 아황산가스로, 고분자 탄소(타르)는 기체 상태로 변환시킬 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 열분해가스의 개질장치는 적은 전기량으로 높은 열을 구현할 수 있기 때문에 연료를 절약할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 순간적으로 높은 열을 구현할 수 있으므로 예열하는데 필요로 하는 온도를 절약할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 순간적으로 높은 열을 얻을 수 있으므로 신속하게 여러 종류의 가스를 활성화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 전체도
도 2는 고주파 조사 포인트 분포도
도 3은 본 발명의 종단면도
도 4는 받침대의 평면도
도 5는 받침대의 측면도
도 6은 내부통의 평면도
도 7은 내부통의 종 단면도
도 8은 본 발명의 작업 상태도

본 발명은 세라믹 소재로 구성되는 내부통(12)과, 외형을 구성하는 외부통(13)과, 상기 내부통(12)과 외부통(13) 사이에 충진되는 단열재(14)로 몸체(11)를 구성하고 몸체(11)의 외주연에는 고주파의 조사부(21)가 형성되며 상기 조사부(21)에는 몸체(11) 내부의 조사 접지부(22)와 조사포인트(23)가 연결되어 있다.

상기 몸체(11) 하부에는 열분해가스(100)가 유입되는 하부 통(16)이 결합하여 있다.

상기 몸체(11) 상부에는 열화되어 열분해된 열분해가스(100-1)가 배출하는 상부 통(15)이 결합하여 있다.

본 발명에 의한 몸체(11)의 내부통(12)에는 열분해 과정에서 발생하는 유입되는 열분해가스(100)는 불안정 가스 및 고분자 탄소로 구성되어 있다.

본 발명에 의한 열분해가스(100)는 열분해 과정에서 발생하는 분안정 가스 때문에 고온이지만 비교적 낮은 온도(800~1,000℃)에서 배출되므로 본 발명은 상기와 같은 불안정가스(타르, 고분자 탄소 등)를 다시 고온(1000~1200℃)으로 열화하여 열분해 할 수 있도록 구성되어 있다.

본 발명은 열분해 하는 과정에서 발생하는 불안정가스를 열화하여 양질의 가스를 얻을 수 있는 정제장치의 한 과정이며 냉각장치의 전단계로 구성되어 있다.

도 1은 본 발명의 전체를 도시한 것이다.

도 2는 고주파 조사 포인트 분포 상태를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명의 내부 구조를 도시한 것이다.

도 4는 받침대의 평면을 도시한 것이다.

도 5는 받침대의 측면을 도시한 것이다.

도 6은 내부통의 평면을 도시한 것이다.

도 7은 내부통의 구조를 도시한 것이다.

도 8은 본 발명의 작업 상태를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 것과 같이 본 발명에 의한 개질 장치의 몸체(11) 외부는 몸체(11)의 높이에 걸쳐 고주파 조사부(21)가 형성되어 있다.

몸체(11)의 하부에는 열분해가스(100)가 유입되는 하부통(16)이 결합 고정되어 있고, 몸체(11)의 상부에는 열분해가스(100-1)가 열화된 가스로 배출하는 상부 통(15)이 상기 몸체(11)에 결합고정되어 있다.

상기 몸체(11)는 외부통(13)과 내부통(12)으로 구성되고 외부통(13)과 내부통(12) 사이에는 단열재(14)가 충진되어 있다.

상기 내부통(12)에는 도 6에 도시되어 있는 것과 같이 다수개의 지지 턱(17)이 형성되어 있고, 상기 지지 턱(17))에 받침대(18a,18b)가 거치 되도록 형성되어 있다.

상기 받침대(18a,18b)는 벌집 모양의 구멍(25)이 통공되어 열분해가스(100)가 용이하게 통과하도록 구성되어 있다.

상기 받침대(18a,18b)의 구멍(25)은 작은 크기로 구성되어 구멍(25)으로 통과하는 열분해가스(100)의 분산을 유도하도록 구성되어 있고, 받침대(18a,18b) 위에 적재되는 세라믹볼(19a,19b)이 상기 구멍(25)으로 빠지는 것을 방지하도록 형성 되어 있다.

상기 받침대(18a,18b)의 소재는 세라믹 소재로 구성되어 세라믹에서 고주파의 파장을 작용하게 되며 고주파의 파장은 모든 구멍(25)과 세라믹 볼(19a,19b)에 동일하게 적용되도록 구성되어 있다.

상기 내부통(12)의 지지 턱(17)은 상부와 하부에 위치하여 상하 2개의 받침대(18a,18b)를 거치할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 몸체(11) 외부에는 전기를 고주파로 전환하기 위한 고주파 조사부(21)가 형성되고 상기 고주파 조사부(21)는 컨트롤박스(24)와 연계하여 고주파 조사부(21)를 제어하도록 형성되어 있다.

상기 고주파조사부(21)의 전원은 고주파 접지 부(22)를 통과하여 고주파 조사 포인트(23)에서 고주파를 내부통(12)방향으로 조사하도록 형성되어 있다.

도 2에 도시된 것과 같이 상기 전원은 내부통(12)의 외부에 설치되는 조사부(21)의 포인트에 연결되고 고주파는 상기 조사포인트(23)에서 내부통(12)을 통과하여 세라믹 소재로 구성되는 내부통(12)과, 세라믹 소재로 구성되는 받침대(18a,18b)와, 세라믹 소재의 볼(19a,19b)에 조사되어 고열을 발생하도록 구성되어 있다.

상기와 같이 고주파가 조사되는 내부통(12)과 받침대(18a,18b)와 세라믹 볼(19a,19b)은 순간적으로 고온(1000~1200℃)을 구성하도록 형성되어 있다.

내부통(12)의 내벽에 돌출되는 지지 턱(17)에 거치 되는 받침대(18a,18b)는 도 5에 도시된 것과 같이 원형으로 형성되어 내부통(12)의 내벽에 긴밀한 상태로 수용될 수 있도록 형성되며, 받침대(18a,18b)에 형성되는 구멍(25)은 육각형 또는 원형으로 형성되고 4~8mm의 직경으로 구성되어 유입되는 열분해가스(100)가 균일하게 분산되어 통과하면서 신속하게 가열되며 세라믹 볼(19a,19b)을 통과하면서 균일하게 열화되도록 구성되어 있다.

상기 받침대(18a,18b) 위에 적재되는 세라믹 볼(19a,19b)은 15~20mm의 굵기로 구성되어 고주파에 의해 고온(1000~1200℃)으로 가열되도록 형성되어 있다.

상기 내부통(12)의 내벽에는 2단으로 지지 턱(17)이 형성되며, 상기 2개의 지지 턱(17)에 2개의 받침대(18a,18b)가 거치되어 유입되어 통과하는 열분해가스(100)는 상기 2단으로 구성되는 받침대(18a,18b)를 통과하게 되고 받침대(18a,18b) 위의 세라믹 볼(19a,19b)을 통과하도록 구성되어 있다.

몸체(11)의 외부에 구성되는 고주파 조사부(21)와, 고주파 접지부(22)를 통하여 조사 포인트(23)에 제공되는 고주파는 고주파 조사부(21)와 연계하여 구성되는 컨트롤박스(24)에서 고주파의 조사량, 조사시간 등을 제어하도록 구성되어 있다.

상기 고주파의 접지부(22)는 몸체(11)의 높이에 걸쳐 여러 단계로 구성되어 몸체(11) 내부 전체를 동시에 고주파를 조사할 수 있고, 부분적으로 조사할 수 있도록 구성되어 있다.

본 발명에 의한 개질 장치의 전단계에서 이동 단계에 있는 플루가스(flue gas)상태에 이동하는 속도를 조절할 수 있도록 속도 조절 수단을 설치할 수 있다.

실시 예

종래에는 가연성 물질에서 양질의 연소가스를 얻기 위해 가연성 물질을 간접 열로 탄화하여 발생하는 열분해가스에서 불안정 상태의 비 응축가스, 수증기 상태의 정제유(타르, 고분자 탄소 등) 등을 활성화하기 위해 직접적인 가열방법으로 연료를 사용하여 고온(1000~1200℃)을 구성하는 방법은 많은 비용을 필요로 하는 문제 점이 있다.

본 발명에 적용되는 고주파는 극초단파로 구성되고 일반적으로 2,400~2,500MHz의 주파수 또는 그 이상의 주파수에 의해 진동을 구성하고 그 진동에 의해 공명을 일으키는 물질에 흡수되면서 그 물질의 분자 진동에 의해 열(熱)이 발생하므로 단시간에 깊은 부분에까지 균일하게 가열할 수 있는 효과가 있고, 고주파를 가열수단으로 이용할 경우 환경을 오염시키지 않는 효과를 적용한 것이다.

본 발명은 상기와 같이 간접 열을 이용하여 가연성 폐기물을 열분해 하는 과정에서 발생하는 열분해가스를 열화 시키는 방법으로 적은 전기량을 이용하여 고주파를 구성하여 신속하게 고열(1000~1200℃)을 제공하여 불안정 가스와 고분자 탄소를 포함하는 열분해가스를 활성화 성상으로 구성되는 열분해 가스로 개질 할 수 있는 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명을 실시하기 위해 본 발명의 장치에는 고주파가 인가되어 내부통의 온도가 1000~1200℃)를 구성하여 된 상태를 전제로 한다.

또한, 몸체의 유입구는 유입구와 연결되는 열분해가스의 이동파이프(도시되지않음)가 개폐할 수 있도록 구성되어 있고, 몸체의 배출구 역시 개폐할 수 있도록 구성되어 있는 것을 전제로 하며, 내부통의 내부는 고온(1000~1200℃)상태에서 무산소 상태를 전제로 한다.

열분해 과정에서 발생하는 열분해가스(100)가 몸체(11)의 하부 통(16)의 유입구(26)로 유입된다.

상기 유입구(26)로 유입되는 열분해가스(100)는 열분해가스 이동로에 설치되는 가압수단(도시되지않음)을 적용하여 열분해가스의 이동 속도를 조절하는 것을 전제로 한다.

상기와 같이 유입구(26)로 유입되는 열분해가스(100)는 고온(300~800℃)으로 유입된다.

상기와 같은 온도로 유입되는 열분해가스(100)는 유입구(26)로 유입되면서 1단계 받침대(18a)와 세라믹 볼(19a)을 통과하게 된다.

상기와 같이 열분해가스(100)가 받침대(18a,18b)와 세라믹 볼(19a,19b)을 통과할 때, 고주파의 진동 공명에 의해 고열(1000~1200℃)이 발생하게 되어 열분해가스(100)는 고열(1000~1200℃)에서 열분해 되어 불안정 가스는 활성가스로, 고분자 탄소(타르 등)는 가스 상태로 구성되는 열분해가스(100-1)를 구성하여 배출하게 된다.

상기와 같은 과정을 2회에 걸쳐 받침대(18a,18b)와 세라믹 볼(19a,19b)을 통과하게 되면 불안정 상태의 열분해가스(100)가 열화 되어 열분해 되면 가스(아황산가스, 염소산 가스, 탄화가스(탄화수소)화를 구성하게 된다.

상기와 같이 가스화를 구성한 열분해가스는 후처리과정에서 아황산가스, 염소산 가스 등은 분리하도록 구성되고 타르가 열분해 되어 구성되는 탄화수소 및 수소, 탄산가스, 일산화가스 등은 연소가스로 사용할 수 있도록 구성하게 된다.

11: 몸체 12: 내부통
13: 외부통 14: 단열재
15: 상부 통 16: 하부통
17: 지지 턱 18 : 받침대(a, b)
19: 세라믹 볼(a, b) 21: 고주파 조사부
22: 고주파 접지부 23 : 고주파 조사포인트
24 : 전원컨트롤박스 25 : 구멍
26 : 유입구 27 ; 배출구
100 : 열분해가스 100-1 : 열화된 열분해가스

Claims

세라믹으로 구성되는 내부통(12)과 외형을 구성하는 외부통(13)과 상기 내부통(12)과 외부통(13) 사이에 충진되는 단열재(14)로 구성되는 몸체(11);
몸체 하부에 열분해가스가 유입되는 유입구로 구성되는 하부 통;
몸체 상부에는 열분해가스가 열화되어 배출되는 배출구로 구성되는 상부 통;
몸체의 외부에 고주파를 인가하는 다단의 고주파 접지부;
내부 통의 내부에 거치 되는 다단의 받침대;
상기 받침대에 적재되는 세라믹 볼로 구성되어 상기 열분해가스가 유입구로 유입되고 고주파 접지부에 고주파가 인가되는 고주파에 의해 내부통 내부에 고열이 발생하여 내부 통을 통과하는 열분해 가스의 불안정 가스가 열화 하여 열분해 할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 폐기물의 열분해과정에서 발생하는 열분해가스 개질장치.
제1항에 있어서, 내부통과 받침대와 세라믹 볼은 세라믹 소재로 구성되어 고주파가 세라믹 소재를 통과할 때 고주파의 진동 파장에 의해 내부통과 받침대와 세라믹 볼에 1,000~1,200℃의 고열이 신속하게 형성되는 것을 특징으로 하는 폐기물의 열분해과정에서 발생하는 열분해가스 개질장치.
제1항에 있어서, 몸통 내부에 인가되는 고주파는 고주파 조사부와 연결되는 컨트롤박스의 제어에 의해 고주파수, 고주파 량, 고주파 조사 시간 등을 조절할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 폐기물의 열분해과정에서 발생하는 열분해가스 개질장치.
제1항에 있어서, 고주파를 조사할 때 세라믹으로 구성되는 내부통과, 받침대와, 세라믹 볼에서 고열을 구성할 수 있도록 고주파 조사포인트는 몸체의 내부 통에 구성되는 것을 특징으로 하는 폐기물의 열분해과정에서 발생하는 열분해가스 개질장치.
제1항에 있어서, 몸체 내부의 열분해가스가 1,000~1,200℃의 고열로 열화 되는 과정에서 몸체 내부는 무산소 상태로 열분해 할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 폐기물의 열분해과정에서 발생하는 열분해가스 개질장치.