KR101522997B1

KR101522997B1 - 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치

Info

Publication number: KR101522997B1
Application number: KR1020130111069A
Authority: KR
Inventors: 김홍근; 김윤태
Original assignee: 김홍근
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2015-05-26
Also published as: KR20150031632A

Abstract

본 발명은 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치로, 이러한 본 발명은 대기압을 최대한 활용할 수 있는 로타리 킬른 방식으로서 일정단위(예; 1톤 단위)의 폐자재를 용융로에 투입시 가열로에서 가열되는 열원을 이용하여 폐자재를 저온(예; 400℃ 이하)에서 열분해하여 유증기와 액체슬러지를 배출시킴은 물론, 배출된 밀도가 높은 액체슬러지는 다시 용융로에 재투입하여 열분해시킨 후, 열분해되는 유증기를 냉각과 정제 및 혼합 과정을 거쳐 중질유와 경유의 중간형태 특성을 가지는 재생연료유를 생산하게 되는 생산장치를 구성한 것이며, 이에따라 용융로에 투입되는 폐자재의 물질 변화를 최대한 억제하여 재생연료유 품질 만족도를 높이고, 재생연료유 생산장치의 정지와 재가동 사이의 시간을 절약하면서 유지비용을 절감하며, 다른 한편으로는 정제과정에서 발생하는 합성가스의 양과 압력을 균일하게 한 후 이를 가열로의 연료원으로 재활용할 수 있도록 한 것이다.

Description

저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치{Waste plastic, Spent fishing nets and waste vinyl total Liquefaction Equipment by low temperature Pyrolysis Procedures}

본 발명은 폐자재(예; 폐플라스틱, 어업용 폐그물망, 산업용 화학고분자물, 원유에서 정제되는 주산물인 나프타를 이용한 용기 등)를 이용한 재생연료유를 생산하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일정단위(예; 1톤 단위)의 폐자재를 용융로에 투입시 가열로에서 가열되는 열원을 이용하여 폐자재를 저온(예; 400℃ 이하)에서 열분해하여 유증기와 액체슬러지를 배출시킴은 물론, 배출된 밀도가 높은 액체슬러지는 다시 용융로에 재투입하여 열분해시키면서, 열분해되는 유증기를 냉각과 정제 및 혼합 과정을 거쳐 중질유와 경유의 중간형태 특성을 가지는 재생연료유를 생산하는 한편, 정제과정에서 발생하는 합성가스를 가열로의 연료원으로 재활용할 수 있도록 하는 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치에 관한 것이다.

국민생활 수준이 향상됨에 따라 1회용 플라스틱 사용량 증가와, 생선류의 소비량이 증가함에 따라 발생하는 그물망이 지속적으로 증가하고 있는데, 상기 1회용 폐플라스틱과 같은 폐자재의 경우에는 지중에 매립시 심각한 토양 오염을 유발하고, 상기 그물망과 같은 폐자재는 바다에 투기된 상태로 수거가 제대로 이루어지지 못해 바다의 생태계를 심각한 수준으로 오염시키면서 바다의 사막화 현상, 기형된 물고기 발견, 그리고 바닷속 생태계의 혼란을 야기시키기에 이르렀다.

이에, 종래에는 폐플라스틱과 폐그물망과 같은 폐자재를 수거하여 소각한 후 소각에 따라 발생하는 열원인 스팀을 에너지원으로 연료화하는 재활용 기술에 개시되어에 이르렀지만, 이러한 폐플라스틱 등의 연료화 기술은 고압 및 고열방식으로 고가의 설비와 매우 낮은 가동시간으로 널리 보급되지 못하였다.

한편, 종래에는 공개특허공보 제 10-2003-0002657 호(공개일 2003.01.09)에서와 같이 폐자재를 수거한 후 이를 무기 충전제를 이용하여 혼하 폐플라스틱을 제조할 수 있도록 하는 재생방법이 개시되었지만, 상기와 같은 폐자재의 재생은 그 재생 회수에 제한이 따르는 것으로, 이러한 방식은 재생된 폐자재를 다시 재활용할 수 없고 폐기처분할 수 밖에 없는데, 그 폐기처분은 소각하는 것이 대부분이었으며, 이러한 소각방식은 대기환경을 오염시키는 가스를 방출하는 문제점이 있는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 대기압을 최대한 활용할 수 있는 로타리 킬른 방식으로서 일정단위(예; 1톤 단위)의 폐자재를 용융로에 투입시 가열로에서 가열되는 열원을 이용하여 폐자재를 저온(예; 400℃ 이하)에서 열분해하여 유증기와 액체슬러지를 배출시킴은 물론, 배출된 밀도가 높은 액체슬러지는 다시 용융로에 재투입하여 열분해시킨 후, 열분해되는 유증기를 냉각과 정제 및 혼합 과정을 거쳐 중질유와 경유의 중간형태 특성을 가지는 재생연료유를 생산하게 되는 생산장치를 구성함으로써, 용융로에 투입되는 폐자재의 물질 변화를 최대한 억제하여 재생연료유 품질 만족도를 높이고, 재생연료유 생산장치의 정지와 재가동 사이의 시간을 절약하면서 유지비용을 절감하며, 다른 한편으로는 정제과정에서 발생하는 합성가스의 양과 압력을 균일하게 한 후 이를 가열로의 연료원으로 재활용할 수 있도록 하는 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치는, 가열로; 상기 가열로에서 가열된 열원으로 투입되는 폐자재를 용융하여 유증기 및 액체슬러지를 배출하는 용융로; 상기 용융로에서 배출되는 유증기와 액체슬러지를 분리 처리하는 분리부; 상기 분리부로부터 분리되는 액체슬러지를 제 1 펌프의 펌핑동작으로 상기 용융로에 재투입시키는 슬러지 저장부; 상기 분리부로부터 분리되는 유증기를 냉각하여 액화처리하는 냉각부; 상기 냉각부로부터 냉각되어 액화된 유증기에서 물질의 온도에 따른 비중차를 이용하여 재생연료류와 액체슬러지 및 수분을 정제처리하고 그 정제처리시의 합성가스를 배출하는 정제부; 상기 정제부로부터 정제 처리되는 재생연료류와 수분 및 금속이온물질을 혼합하여 중질유와 경유의 중간형태 특성을 가지는 2차 재생연료유를 생산하고 이를 탱크에 저장하는 혼합부; 및, 상기 정제부로부터 정제 처리시 발생하는 합성가스를 상기 가열로에 리턴시켜, 상기 가열로에서 합성가스를 열원으로 활용시키는 가스처리부; 를 포함하여 구성한 것이다.

또한, 상기 용융로는 폐자재가 용융되는 과정에서 물질반응이 일어나지 않도록 내부온도가 일정온도 이하로 제한되는 수평회전식 용융로로서, 상기 가열로에서 발생한 열원을 폐자재에 고루게 전달하도록 모터와 체인기어에 의해 수평회전하도록 구성되는 것이다.

또한, 상기 용융로의 내부면에는 용융로의 내부에서 용융되는 폐자재가 달라붙거나 연소되는 것을 방지하도록 말굽형 플레이트를 부착 구성한 것이다.

또한, 상기 분리부는 온도와 시간 경과에 따른 효과와 물질의 비중차이를 이용하여 상기 용융로에서 발생되는 열분해가 완료된 유증기와 미처 열분해되지 못하고 밀도가 높은 액체슬러지를 2단계에 걸쳐 분리처리하는 제 1,2 분리기를 포함하여 구성하는 것이다.

또한, 상기 제 1,2 분리기에는 각각 미처 열분해되지 못하고 밀도가 높은 액체슬러지가 첨전시 이를 감지하는 제 1,2 센서모듈을 구성한 것이다.

또한, 상기 제 1,2 분리기와 슬러지 저장부의 연결라인에는 각각 상기 제 1,2 센서모듈로부터 액체슬러지의 침전이 감지될 때, 그 감지신호에 따라 침전된 상기 액체슬러지를 상기 슬러지 저장부로 펌핑시키는 제 2 펌프를 구성하여둔 것이다.

또한, 상기 냉각부는 접촉면적을 최대화하면서 간접냉각과 수직낙하방식을 적용하여 열분해된 유증기를 냉각하여 액화처리하도록 다단으로 구성하고, 다단으로 구성되는 상기 냉각부는 각각 몸체와, 상기 몸체내에 투입되고 유증기 유입구와 유증기 배출구를 가지는 다수의 냉각파이프 및, 상기 냉각파이프의 외주면에 권선되는 팬코일을 포함하여 구성하는 것이다.

또한, 상기 정제부는, 상기 냉각부에서 냉각처리되어 배출되는 액화된 유증기에서 1차 재생연료유를 정제 처리한 후 이를 제 3 펌프의 펌핑동작으로 혼합부로 배출시키는 제 1 정제기와, 상기 냉각부에서 냉각처리되어 배출되는 액화된 유증기에서 미처 열분해되지 못하고 밀도가 높은 액체슬러지를 정제 처리한 후 이를 제 4 펌프의 펌핑동작으로 슬러지 저장부로 배출시키는 제 2 정제기와, 상기 냉각부에서 냉각처리되어 배출되는 액화된 유증기에서 수분을 정제 처리한 후 이를 제 5 펌프의 펌핑동작으로 혼합부로 배출시키는 제 3 정제기를 포함하여 구성하는 것이다.

또한, 상기 혼합부는, 상기 제 1 정제기로부터 정제 처리되어 배출되는 1차 재생연료유를 저장하는 제 1 저장부와, 상기 제 3 정제기로부터 정제 처리되어 배출되는 수분을 저장하는 제 2 저장부와, 상기 제 1 저장부에 저장되는 1차 재생연료유와, 상기 제 2 저장부에 저장되는 수분을 공급받음은 물론, 금속이온물질을 공급받은 후 이들을 혼합 처리하여 중질유와 경유의 중간형태 특성을 가지는 2차 재생연료유를 생산하게 되는 혼합교반기를 포함하여 구성하는 것이다.

또한, 상기 혼합교반기에는 1차 재생연료유와 수분 및 금속이온물질의 투입량을 체크하는 제 3,4,5 센서모듈과, 혼합처리되는 2차 재생연료유의 배출량을 체크하는 제 6 센서모듈을 포함하여 구성하는 것이다.

또한, 상기 금속이온물질은 2차 재생연료유가 일정기간내에서 유수분리가 일어나지 않도록 화학주기율표의 1족의 알카리 금속중 수소를 제외한 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 원소가 포함된 탄산나트륨 및 수산화나트륨의 화합물인 것이다.

또한, 상기 2차 재생연료유 100%에 대하여, 상기 1차 재생연료유는 최대 90%의 비율 범위내에서 혼합되고, 상기 수분은 최대 9%의 비율 범위내에서 혼합되며, 상기 금속이온물질은 최대 3%의 비율 범위내에서 혼합 구성되는 것이다.

또한, 상기 가스처리부는 제 1,2 처리기를 포함하여 구성하고, 상기 제 2 처리기의 배출로에는 합성가스의 배출량은 물론 그 배출압력을 도시가스와 유사한 정도의 압력으로 일정하게 유지시킨 상태에서 이를 가열로에 리턴시키도록 가스압축기 및 레귤레이터를 구성하여 둔 것이다.

또한, 상기 용융로에는 고압용 백필터를 사용하고 카트리지 교환이 용이한 집진부를 연결 구성하고, 상기 집진부에는 다공 물질인 새올라이트와 활성탄이 혼합된 물질을 이용하여 냄새를 탈취하는 탈취부를 연결 구성하며, 상기 탈취부에는 상기 탈취부에 의해 탈취되는 냄새를 흡수 처리하는 흡수기를 연결 구성하는 것이다.

이와 같이 본 발명은 대기압을 최대한 활용할 수 있는 로타리 킬른 방식으로서 일정단위의 폐자재를 용융로에 투입시 가열로에서 가열되는 열원을 이용하여 폐자재를 저온에서 열분해하여 유증기와 액체슬러지를 배출시킴은 물론, 배출된 밀도가 높은 액체슬러지는 다시 용융로에 재투입하여 열분해시킨 후, 열분해되는 유증기를 냉각과 정제 및 혼합 과정을 거쳐 중질유와 경유의 중간형태 특성을 가지는 재생연료유를 생산하게 되는 생산장치를 구성하여, 용융로에 투입되는 폐자재의 물질 변화를 최대한 억제하면서 재생연료유의 품질 만족도를 높임은 물론, 정제과정에서 발생하는 합성가스의 양과 압력을 균일하게 한 후 이를 가열로의 연료원으로 재활용하도록 하면서, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있게 되는 것이다.

첫째, 재생연료유와 합성가스를 사용하여 외부에서 열원을 조달하지 않아도 되며, 높은 압력과 온도로 야기되는 문제인 용융로를 정지하여 압력와 온도를 낮추는 시간과 비용을 절감하고, 전체 공정시간을 단축하면서 가동율 저하를 해소하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

둘째, 재생연료유 생산장치에 센서모듈을 적용하여 자동적으로 미처 열분해되지 못하고 밀도가 높은 액체슬러지를 재활용하여 생산수율 향상 효과는 물론, 재생연료유와 미처 열분해가 되지 않은 높은 물질의 분리를 효과적으로 처리하는 효율적인 운영을 가능하게 하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

셋째, 재생연료유와 발생수분의 혼합을 통해 외부로 수분을 유출을 차단하여 재생연료유 생산시의 폐수로 인한 토양 오염을 방지하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예로 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치에 대한 블럭 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예로 용융로의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예로 냉각장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예로 합성가스장치의 구성도.
도 5는 본 발명의 실시예로 혼합장치의 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예로 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치에 대한 블럭 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예로 용융로의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예로 냉각장치의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예로 합성가스장치의 구성도이며, 도 5는 본 발명의 실시예로 혼합장치의 구성도를 도시한 것이다.

첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 재생연료유 생산장치는 가열로(10), 용융로(20), 분리부(30), 슬러지 저장부(40), 냉각부(50), 정제부(60), 혼합부(70), 가스처리부(80), 집진부(91), 탈취부(92) 및 흡수기(92), 그리고 탱크(100)를 포함하여 구성하게 되는 것이다.

상기 가열로(10)는 초기 동작시에는 외부로부터 연료를 공급받아 가열동작이 이루어지지만, 가열동작이 이루어진 이후에는 본 발명의 실시예에 따른 생산장치에서 자체 생산한 재생연료유와 합성가스를 사용하게 되는 것이며, 상기 용융로(20)의 외부에 보온덮개를 부착하여 사용연료유의 효율성을 개선하고, 특히 자체에서 사용하는 연료중 합성가스를 사용하여 발생하는 분진발생을 원천적으로 최소화할 수 있도록 설계하여 둔 것이다.

상기 용융로(20)는 상기 가열로(10)에서 가열된 열원으로 투입되는 폐자재를 용융하여 유증기 및 액체슬러지를 배출하는 것으로, 이는 폐자재가 용융되는 과정에서 물질반응이 일어나지 않도록 내부온도가 일정온도(예; 400℃) 이하로 제한되는 수평회전식 용융로로서, 상기 가열로(10)에서 발생한 열원을 폐자재에 고루게 전달하도록 첨부된 도 2에서와 같이 모터(21)와 체인기어(22)에 의해 수평회전하며, 상기 용융로(20)의 내부면에는 용융로(20)의 내부에서 용융되는 폐자재가 달라붙거나 연소되는 것을 방지하도록 말굽형 플레이트(23)를 부착 구성하여둔 것이다.

여기서, 상기 용융로(20)는 상기 모터(21)와 체인기어(22)를 통해 그 수평회전의 속도는 초기 8시간은 4분에 1회전으로 하고, 8시간에서 12시간 사이에서는 3분에 1회전으로 설정하여, 폐자재에 대한 열분해의 효율을 증가시켜 재생연료의 생산능력을 증가시키도록 구성하여둔 것이지만, 반드시 이러한 회전속도로 한정하는 것은 아니며, 상황에 따라 수평회전의 속도는 변경될 수 있는 것이다.

한편, 상기 용융로(20)에는 고압용 백필터를 사용하고 카트리지 교환이 용이한 대기집진부(91)를 연결 구성하고, 상기 대기집진부(91)에는 다공 물질인 새올라이트와 활성탄이 혼합된 물질을 이용하여 냄새를 탈취하는 탈취부(92)를 연결 구성하며, 상기 탈취부(92)에는 상기 탈취부(92)에 의해 탈취되는 냄새를 흡수 처리하는 흡수기(93)를 연결 구성하여둔 것이다.

상기 분리부(30)는 상기 용융로(20)에서 배출되는 유증기와 액체슬러지를 분리 처리하는 것으로, 온도와 시간 경과에 따른 효과와 물질의 비중차이를 이용하여 상기 용융로(20)에서 발생되는 열분해가 완료된 200℃ 내외의 유증기와 미처 열분해되지 못하고 밀도가 높은 액체슬러지를 2단계에 걸쳐 분리처리하는 제 1,2 분리기(31)(32)를 포함하고, 상기 제 1,2 분리기(31)(32)에는 각각 미처 열분해되지 못하고 밀도가 높은 액체슬러지가 첨전시 이를 감지하는 제 1,2 센서모듈(S1)(S2)를 구성하여둔 것이다.

여기서, 상기 제 1,2 분리기(31)(32)와 슬러지 저장부(40)의 연결라인에는 각각 상기 제 1,2 센서모듈(S1)(S2)로부터 액체슬러지의 침전이 감지될 때, 그 감지신호에 따라 침전된 상기 액체슬러지를 상기 슬러지 저장부(40)로 펌핑시키는 제 2 펌프(P2)를 구성하도록 하였다.

상기 슬러지 저장부(40)는 상기 분리부(30)에 포함되는 제 1,2 분리기(31)(32)로부터 침전되어 분리되는 액체슬러지를 저장한 후 이를 제 1 펌프(P1)의 펌핑동작으로 상기 용융로(20)에 재투입시키도록 구성하여둔 것이다.

상기 냉각부(50)는 상기 분리부(30)로부터 분리되는 200℃ 내외의 유증기를 70∼80℃ 내외의 온도로 냉각하여 액화처리하는 것으로, 접촉면적을 최대화하면서 간접냉각과 수직낙하방식을 적용하여 열분해된 유증기를 냉각하여 액화처리하도록 다단으로 구성되는데, 다단으로 구성되는 상기 냉각부(50)는 첨부된 도 3에서와 같이 각각 몸체(51)와, 상기 몸체(51)내에 투입되고 유증기 유입구와 유증기 배출구를 가지는 다수의 냉각파이프(52) 및, 상기 냉각파이프(52)의 외주면에 권선되는 팬코일(53)을 구성하여둔 것이다.

이때, 상기 냉각파이프(52)는 200mm의 직경을 가지는 것이고, 상기 팬코일(53)은 50mm의 직경을 가지는 것이며, 상기 냉각파이프(52)는 8개를 4개단위 병렬방식으로 구성하면서 유증기와 간접적으로 접촉면적을 극대화하여 200℃의 유증기가 자연수직낙하하면서 70∼80℃ 내외의 온도로 냉각처리되는 것이다.

상기 정제부(60)는 상기 냉각부(50)로부터 70∼80℃ 내외의 온도로 냉각되어 액화된 유증기에서 물질의 온도에 따른 비중차를 이용하여 재생연료류와 액체슬러지 및 수분을 정제처리하고 그 정제처리시의 합성가스를 배출하는 것으로, 제 1,2,3 정제기(61)(62)(63)를 포함하여 구성하는 것이다.

상기 제 1 정제기(61)는 상기 냉각부(50)에서 70∼80℃ 내외의 온도로 냉각처리되어 배출되는 액화된 유증기에서 1차 재생연료유를 정제 처리한 후 이를 제 3 펌프(P3)의 펌핑동작으로 혼합부(70)로 배출시키도록 구성하여둔 것이다.

상기 제 2 정제기(62)는 상기 냉각부(50)에서 70∼80℃ 내외의 온도로 냉각처리되어 배출되는 액화된 유증기에서 미처 열분해되지 못하고 밀도가 높은 액체슬러지를 정제 처리한 후 이를 제 4 펌프(P4)의 펌핑동작으로 슬러지 저장부(40)로 배출시키도록 구성하여둔 것이다.

상기 제 3 정제기(63)는 상기 냉각부(50)에서 70∼80℃ 내외의 온도로 냉각처리되어 배출되는 액화된 유증기에서 수분을 정제 처리한 후 이를 제 5 펌프(P5)의 펌핑동작으로 혼합부(70)로 배출시키도록 구성하여둔 것이다.

상기 혼합부(70)는 상기 정제부(60)에 포함되는 제 1,3 정제기(61)(63)로부터 정제 처리되는 재생연료류와 수분, 그리고 별도 투입이 이루어지는 금속이온물질을 혼합하여 중질유와 경유의 중간형태 특성을 가지는 2차 재생연료유를 생산한 후 이를 탱크(100)에 저장하는 것으로, 제 1,2 저장부(71)(72)와 혼합교반기(73)를 포함하여 구성하는 것이다.

상기 제 1 저장부(71)는 상기 제 1 정제기(61)로부터 정제 처리되어 배출되는 1차 재생연료유를 저장하는 것이고, 상기 제 3 정제기(63)로부터 정제 처리되어 배출되는 수분을 저장하는 것이다.

상기 혼합교반기(73)는 상기 제 1 저장부(71)에 저장되는 1차 재생연료유와, 상기 제 2 저장부(72)에 저장되는 수분을 공급받음은 물론, 금속이온물질을 공급받은 후 이들을 혼합 처리하여 중질유와 경유의 중간형태 특성을 가지는 2차 재생연료유를 생산하도록 구성하여둔 것이다.

여기서, 상기 혼합교반기(73)에는 1차 재생연료유와 수분 및 금속이온물질의 투입량을 체크하는 제 3,4,5 센서모듈(S3)(S4)(S5)과, 혼합처리되는 2차 재생연료유의 배출량을 체크하는 제 6 센서모듈(S6)을 포함하여 구성하게 되며, 상기 금속이온물질은 2차 재생연료유가 일정기간내에서 유수분리가 일어나지 않도록 화학주기율표의 1족의 알카리 금속중 수소를 제외한 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 원소가 포함된 탄산나트륨 및 수산화나트륨의 화합물인 것이다.

이때, 첨부된 도 5에서와 같이 상기 혼합교반기(73)에서 생산하는 2차 재생연료유를 100% 라 하였을 때, 상기 1차 재생연료유는 최대 90%의 비율 범위내에서 혼합이 이루어지고, 상기 수분은 최대 9%의 비율 범위내에서 혼합이 이루어지며, 상기 금속이온물질은 최대 3%의 비율 범위내에서 혼합이 이루어지도록 한 것이며, 상기 수분은 산성화가 상당히 진행된 상태를 중성화하여 사용하는 한편, 그 혼합비율을 10% 이하로 설정하는 것은 보일러에서 본 발명이 생산하는 2차 재생연료유를 사용시 연소효율을 5% 정도 향상시킬 수 있도록 하기 위함인 것이다.

상기 가스처리부(80)는 상기 정제부(60)로부터 정제 처리시 발생하는 합성가스를 상기 가열로(10)에 리턴시켜, 상기 가열로(10)에서 합성가스를 열원으로 활용시키도록 한 것으로, 이는 제 1,2 처리기(81)(82)를 포함하여 구성하고, 첨부된 도 4에서와 같이 상기 제 2 처리기(82)의 배출로에는 합성가스의 배출량은 물론 그 배출압력을 도시가스와 유사한 정도의 압력으로 일정하게 유지시킨 상태에서 이를 가열로(10)에 리턴시키도록 가스압축기(83) 및 레귤레이터(84)를 구성하도록 하였다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 재생연료유 생산장치에 구성되는 각종 센서모듈과 펌프들은 물론, 생산장치의 이송라인 즉, 연결배관에는 개폐기능을 가지는 밸브가 적용될 수 있으며, 각종 센서모듈과 펌프들은 물론 밸브의 개폐는 도면에는 도시하지 않았지만 제어모듈에 의해 제어되도록 구성하여둔 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 재생연료유 생산장치는 첨부된 도 1 내지 도 5에서와 같이, 우선 사전에 준비된 1톤 단위의 폐자재를 용융로(20)에 투입한 후, 가열로(10)의 재생연료유버너를 1차 점화하여 가동한다.

다음으로, 1차 점화 가동 후 3시간이 경과한 다음 용융로(20)내의 온도가 200℃가 되는 것을 확인한 다음, 가스처리부(80)의 압력을 확인함은 물론 배관라인의 밸브를 개방하여 가열로(10)의 합성가스버너를 2차 점화시킨다.

이때, 상기 용융로(20)의 용융으로부터 발생하는 250℃의 유증기와 액체슬러지를 제 1,2 분리기(31)(32)를 포함하는 분리부(30)에서 2단계에 걸쳐 유증기와 액체슬러지는 침전형태로 분리시킨다.

그러면, 상기 제 1,2 분리기(31)(32)에서 각각 침전된 미처 열분해되지 못하고 밀도가 높은 액체슬러지는 제 1,2 센서모듈(S1)(S2)에 체크되고, 상기 제 1,2 센서모듈(S1)(S2)의 체크동작으로부터 제 2 펌프(P2)의 펌핑동작이 이루어지면서, 상기 액체슬러지는 슬러지 저장부(40)로 안내된 후 제 1 펌프(P1)의 펌핑동작으로부터 상기 슬러지 저장부(40)에서 용융로(20)로 재투입이 이루어져 용융될 수 있는 것이다.

다음으로, 상기 분리부(30)의 제 1,2 분리기(31)(32)를 통해 2단계에 걸쳐 분리된 유증기는 접촉면적이 넓고 열전달 효율이 좋은 냉각부(50)의 냉각파이프(52)를 통해 상부에서 하부로 자연수직낙하방식으로 이송되고, 이렇게 이송되는 유증기는 상기 냉각파이프(52)의 외주면에 권선된 팬코일(53)에 의해 급속하게 70∼80℃ 내외의 온도로 냉각되어 액화처리된 후 정제부(60)로 이송된다.

이때, 70∼80℃ 내외의 온도로 냉각되어 액화처리되는 유증기가 자유낙하되면서 정제부(60)로 이송될 때 그 이송량은 증가되면서 분리가 이루어지는데, 상기 정제부(60)에 구성되는 제 1 정제부(61)에서는 물질의 비중차이를 이용하여 액화된 유증기에서 1차 재생연료유를 정제한 후 이를 제 3 펌프(P3)의 펌핑동작으로 혼합부(70)에 포함되는 제 1 저장부(71)에 저장시키게 된다.

또한, 상기 정제부(60)에 포함되는 제 2 정제부(62)에서는 물질의 비중차이를 이용하여 액화된 유증기에서 미처 열분해되지 못하고 밀도가 높은 액체슬러지를 정제 처리한 후 이를 제 4 펌프(P4)의 펌핑동작으로 슬러지 저장부(40)로 배출시키게 된다.

또한, 상기 정제부(60)에 포함되는 제 3 정제부(63)에서는 물질의 비중차이를 이용하여 액화된 유증기에서 수분을 정제 처리한 후 이를 제 5 펌프(P5)의 펌핑동작으로 혼합부(70)의 제 2 저장부(72)에 저장시키게 된다.

그러면, 상기 혼합부(70)에 포함되는 혼합교반기(73)에서는 90%의 비율을 가지는 1차 재생연료유와 9%의 비율을 가지는 수분, 그리고 3%의 비율을 가지는 주기율표상의 금속이온물질을 30분간 혼합함으로써 판매가 가능한 2차 재생연료유 즉, 중질유와 경유의 중간형태 특성을 가지는 2차 재생연료유를 생산한 후 이를 탱크(100)에 저장시키게 되는 것이다.

한편, 상기 정제부(60)로부터 정제 처리시 발생하는 합성가스는 가스처리부(80)의 제 1 처리기(81)에 유입된 후 제 2 처리기(82)로 안내되는 바, 상기 제 2 처리기(82)에서는 가스압축기(83)와 레귤레이터(84)를 통해 합성가스의 배출량은 물론 그 배출압력을 도시가스와 유사한 정도의 압력으로 일정하게 유지시킨 후 이를 가열로(10)에 리턴시키므로, 상기 가열로(10)에서는 상기 합성가스를 연료를 사용하여 가열동작을 하고 그 가열동작에 따른 열원이 상기 용융로(20)의 용융동작을 가능하게 하는 것이다.

여기서, 상기 가열로(10)와 용융로(20)에서 나오는 분진과 이물질은 고온용 백필터를 이용한 집진부(91)에 의해 집진이 이루어져 정화된 후 대기중으로 방출되고, 상기 용융로(20)가 정지하여 용융로(20)의 문은 열고 내부에 쌓인 재를 외부로 빼낼 경우에는 탈취부(92)와 흡수기(93)를 통해 냄새를 제거하도록 하였다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치는 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

10; 가열로 20; 용융로
21; 모터 22; 체인기어
23; 말굽형 플레이트 30; 분리부
31; 제 1 분리기 32; 제 2 분리기
40; 슬러지 저장부 50; 냉각부
51; 몸체 52; 냉각파이프
53; 팬코일 60; 정제부
61; 제 1 정제부 62; 제 2 정제부
63; 제 3 정제부 70; 혼합부
71; 제 1 저장부 72; 제 2 저장부
73; 교합혼합기 80; 가스처리부
81; 제 1 처리기 82; 제 2 처리기
91; 집진부 92; 탈취부
93; 흡수기 100; 탱크

Claims

가열로;
상기 가열로에서 가열된 열원으로 투입되는 폐자재를 용융하여 유증기 및 액체슬러지를 배출하는 용융로;
상기 용융로에서 배출되는 유증기와 액체슬러지를 분리 처리하는 분리부;
상기 분리부로부터 분리되는 액체슬러지를 제 1 펌프의 펌핑동작으로 상기 용융로에 재투입시키는 슬러지 저장부;
상기 분리부로부터 분리되는 유증기를 냉각하여 액화처리하는 냉각부;
상기 냉각부로부터 냉각되어 액화된 유증기에서 물질의 온도에 따른 비중차를 이용하여 재생연료류와 액체슬러지 및 수분을 정제처리하고 그 정제처리시의 합성가스를 배출하는 정제부;
상기 정제부로부터 정제 처리되는 재생연료류와 수분 및 금속이온물질을 혼합하여 중질유와 경유의 중간형태 특성을 가지는 2차 재생연료유를 생산하고 이를 탱크에 저장하는 혼합부; 및,
상기 정제부로부터 정제 처리시 발생하는 합성가스를 상기 가열로에 리턴시켜, 상기 가열로에서 합성가스를 열원으로 활용시키는 가스처리부; 를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치.
제 1 항에 있어서, 상기 용융로는 폐자재가 용융되는 과정에서 물질반응이 일어나지 않도록 내부온도가 일정온도 이하로 제한되는 수평회전식 용융로로서, 상기 가열로에서 발생한 열원을 폐자재에 고루게 전달하도록 모터와 체인기어에 의해 수평회전하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치.
제 2 항에 있어서, 상기 용융로의 내부면에는 용융로의 내부에서 용융되는 폐자재가 달라붙거나 연소되는 것을 방지하도록 말굽형 플레이트를 부착 구성하는 것을 특징으로 하는 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치.
제 1 항에 있어서, 상기 분리부는 온도와 시간 경과에 따른 효과와 물질의 비중차이를 이용하여 상기 용융로에서 발생되는 열분해가 완료된 유증기와 미처 열분해되지 못하고 밀도가 높은 액체슬러지를 2단계에 걸쳐 분리처리하는 제 1,2 분리기를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치.
제 4 항에 있어서, 상기 제 1,2 분리기에는 각각 미처 열분해되지 못하고 밀도가 높은 액체슬러지가 첨전시 이를 감지하는 제 1,2 센서모듈을 구성하는 것을 특징으로 하는 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치.
제 5 항에 있어서, 상기 제 1,2 분리기와 슬러지 저장부의 연결라인에는 각각 상기 제 1,2 센서모듈로부터 액체슬러지의 침전이 감지될 때, 그 감지신호에 따라 침전된 상기 액체슬러지를 상기 슬러지 저장부로 펌핑시키는 제 2 펌프를 구성하는 것을 특징으로 하는 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치.
제 1 항에 있어서, 상기 냉각부는 접촉면적을 최대화하면서 간접냉각과 수직낙하방식을 적용하여 열분해된 유증기를 냉각하여 액화처리하도록 다단으로 구성하고, 다단으로 구성되는 상기 냉각부는 각각 몸체와, 상기 몸체내에 투입되고 유증기 유입구와 유증기 배출구를 가지는 다수의 냉각파이프 및, 상기 냉각파이프의 외주면에 권선되는 팬코일을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치.
제 1 항에 있어서, 상기 정제부는,
상기 냉각부에서 냉각처리되어 배출되는 액화된 유증기에서 1차 재생연료유를 정제 처리한 후 이를 제 3 펌프의 펌핑동작으로 혼합부로 배출시키는 제 1 정제기와,
상기 냉각부에서 냉각처리되어 배출되는 액화된 유증기에서 미처 열분해되지 못하고 밀도가 높은 액체슬러지를 정제 처리한 후 이를 제 4 펌프의 펌핑동작으로 슬러지 저장부로 배출시키는 제 2 정제기와,
상기 냉각부에서 냉각처리되어 배출되는 액화된 유증기에서 수분을 정제 처리한 후 이를 제 5 펌프의 펌핑동작으로 혼합부로 배출시키는 제 3 정제기를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치.
제 8 항에 있어서, 상기 혼합부는,
상기 제 1 정제기로부터 정제 처리되어 배출되는 1차 재생연료유를 저장하는 제 1 저장부와,
상기 제 3 정제기로부터 정제 처리되어 배출되는 수분을 저장하는 제 2 저장부와,
상기 제 1 저장부에 저장되는 1차 재생연료유와, 상기 제 2 저장부에 저장되는 수분을 공급받음은 물론, 금속이온물질을 공급받은 후 이들을 혼합 처리하여 중질유와 경유의 중간형태 특성을 가지는 2차 재생연료유를 생산하게 되는 혼합교반기를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치.
제 9 항에 있어서, 상기 혼합교반기에는 1차 재생연료유와 수분 및 금속이온물질의 투입량을 체크하는 제 3,4,5 센서모듈과, 혼합처리되는 2차 재생연료유의 배출량을 체크하는 제 6 센서모듈을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치.
제 10 항에 있어서, 상기 금속이온물질은 2차 재생연료유가 일정기간내에서 유수분리가 일어나지 않도록 화학주기율표의 1족의 알카리 금속중 수소를 제외한 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 원소가 포함된 탄산나트륨 및 수산화나트륨의 화합물인 것을 특징으로 하는 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치.
제 11 항에 있어서, 상기 2차 재생연료유 100중량%에 대하여, 상기 1차 재생연료유는 최대 90중량%의 비율 범위내에서 혼합되고, 상기 수분은 최대 9중량%의 비율 범위내에서 혼합되며, 상기 금속이온물질은 최대 3중량%의 비율 범위내에서 혼합 구성하는 것을 특징으로 하는 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가스처리부는 제 1,2 처리기를 포함하여 구성하고, 상기 제 2 처리기의 배출로에는 합성가스의 배출량은 물론 그 배출압력을 도시가스와 유사한 정도의 압력으로 일정하게 유지시킨 상태에서 이를 가열로에 리턴시키도록 가스압축기 및 레귤레이터를 구성하는 것을 특징으로 하는 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치.
제 1 항에 있어서, 상기 용융로에는 고압용 백필터를 사용하고 카트리지 교환이 용이한 집진부를 연결 구성하고, 상기 집진부에는 다공 물질인 새올라이트와 활성탄이 혼합된 물질을 이용하여 냄새를 탈취하는 탈취부를 연결 구성하며, 상기 탈취부에는 상기 탈취부에 의해 탈취되는 냄새를 흡수 처리하는 흡수기를 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치.