KR101523028B1

KR101523028B1 - 폐기물 열분해 및 탄화 처리 시스템

Info

Publication number: KR101523028B1
Application number: KR1020140007231A
Authority: KR
Inventors: 김정원; 양준업; 김태형; 서창훈; 최진영; 이태섭
Original assignee: 녹원종합기술 주식회사
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2015-05-26

Abstract

본 발명은 폐기물 탄화처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐기물 탄화처리 과정에서 발생한 열분해 가스를 연소시켜 열에너지로 재생산하고 상기 열에너지를 폐기물 탄화처리에 사용될 수 있도록 함으로써 폐기물 탄화처리에 대한 에너지 효율성을 높인 폐기물 탄화처리 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 폐기물이 유입되어 고온의 열에너지에 의해 열분해 처리가 이루어지되, 이송수단에 의해 폐기물의 이송이 끊이지 않고 연속적으로 이송되면서 열분해가 이루어지도록 한 탄화처리챔버;상기 탄화처리챔버에서 열분해 처리 중 발생한 열분해 가스의 염소(Cl) 성분을 제거하는 염소제거장치;상기 염소제거장치로부터 염소가 제거된 열분해 가스를 에너지 공급원으로 활용하는 연소장치;상기 연소장치로부터 생산된 열에너지를 탄화처리챔버로 공급하는 열에너지 공급라인;상기 탄화처리챔버를 통해 생산된 탄화물을 공급받아 배출시키는 탄화물 배출장치:를 포함하되, 상기 탄화물 배출장치는, 상기 탄화처리챔버로부터 배출된 탄화물이 저장된 저장조;상기 저장조의 하부에 설치되며, 저장조를 통해 낙하된 탄화물을 외부로 배출시키는 이송통로를 제공하는 이송관;상기 이송관의 내부에 이송관의 길이 방향으로 설치되어 탄화물을 이송시키는 이송스크류;상기 저장조와 이송관의 외측에 설치되어 저장조 및 이송관과의 사이에 공간을 형성하는 커버:를 포함하며, 상기 커버와 저장조 및 커버와 이송관 사이의 공간에는 냉각수가 수용된 것을 특징으로 하는 폐기물 열분해 및 탄화 처리 시스템을 제공한다.

Description

폐기물 열분해 및 탄화 처리 시스템{The pyrolysis and carbonization system of waste}

본 발명은 폐기물 탄화 처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐기물 탄화처리시 발생한 열분해 가스를 연소하여 폐기물 탄화 처리를 위한 열에너지로 재공급할 수 있도록 한 폐기물 탄화 처리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 폐기물이란 쓸모없게 되어 버리는 물질을 총칭하며, 통상적 관념내지는 폐기물 관리법에 따르면 '쓰레기, 연소재 오니(汚泥), 폐유(廢油), 폐산, 폐알칼리, 동물 사체, 합성수지 등 사람의 생활이나 산업활동에 필요 없게 되어버리는 물질로 정의된다.

한편, 현재 사용되고 있는 폐기물 처리방안에는 감량, 재활용, 재생, 매립, 소각 등이 있다.

이 중에서 감량, 재활용, 재생은 수집된 폐기물을 성분별로 분류하여 재생가능한 물질을 생산공장에 보내서 원료로 재사용하도록 하는 것에 있어서 자원절약과 환경보전적 측면에서 바람직하지만, 이는 최종적인 폐기물 처리방안이라기보다는 폐기물량을 줄이기 위한 방법이라 할 수 있다.

그리고, 매립은 재생가치가 없는 물질 중에서 불연성 물질을 직접 매토하는 것을 말하며, 재생가치가 없는 불연성 물질을 토양에 매립한 후에는 토양을 고루 펴고 압축한 후 복토(覆土)하여야 하며, 주변의 지하수가 오염되지 않도록 공사를 해야 하고, 또한 가연성 가스 발생으로 인한 화재를 미리 방지하여야 한다.

이러한 매립 역시 장기간에 걸쳐 심각한 토질 및 수질오염을 초래하므로 각국의 강력한 규제대상이 되고 있다.

따라서 소각방법이 주로 사용되는데, 이는 화염(火焰)을 이용하여 폐기물을 태워 제거하는 방법이다.

그러나 소각에 의한 폐기물 처리방법 역시 폐기물에 직접적인 화염을 가하는 소각방법으로 폐기물의 적재량, 밀도, 수분 함유량, 소각로 크기, 가열 온도와 같은 여러 요인으로 인해 완전연소가 실질적으로 불가능하고, 불완전 연소에 따른 그을음, 먼지, 대기오염 공해 배출가스 등이 다량 발생하는 문제점을 해결하기 위한 정화시설의 마련 등 후처리 공정에 대한 시설확충 및 여러 가지 제반 문제들이 추기로 야기될 수 있다.

이러한 점들을 해결하기 위하여 최근에는 고온 및 진공환경에서 폐기물을 열분해(pyrolysis)하거나 탄화시키는 방법이 제안되었으며, 본 출원인에 의해서도 출원되어 등록된바 있다.(대한민국 등록특허 10-0582651호)

이러한 폐기물 탄화처리는 폐기물 등을 무산소 상태에서 가열하여 탄소 이외의 성분을 열분해시켜 고형물의 탄화물을 생산함으로써 폐기물 처리는 물론 연료를 생산할 수 있도록 한 처리방법이다.

이하, 도 1을 참조하여 종래 기술에 따른 폐기물 고형연료화처리에 대하여 간략하게 살펴보도록 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 폐기물 고형연료화 처리 시스템을 간략하게 나타낸 구성이다.

건조기(10) 내로 폐기물이 유입이 되고, 건조기(10)의 일측에 설치된 연소로(20)를 통해 열풍이 유입이 된다.

연소로(20)로부터 공급되는 열풍은 열풍 에너지원인 LNG가스 연소에 의해 생산되며, 건조기(10) 내로 유입되어 폐기물의 수분을 증발시키는 것이다.

이후, 건조기(10) 내에서 증발된 수분 및 가스는 연돌을 통해 배출되고, 수분이 증발된 폐기물은 별도의 파쇄기 및 성형장치를 거쳐 고형 폐기물(RDF)로 제공된다.

하지만, 상기와 같은 종래 기술의 폐기물 고형연료화 처리 시스템은 다음과 같은 문제가 있었다.

첫째, 건조기(10) 내 폐기물의 수분 증발을 위해 공급되는 열풍 에너지원으로 LNG 가스가 제공됨으로써 에너지 소비가 과하게 발생하는 문제가 있었다.

즉, 자원 낭비를 줄이기 위해 폐기물 처리하는 과정에 있어서, 또 다른 에너지원의 소비가 과하게 발생한다면, 폐기물 처리에 대한 에너지 효율성이 저하되어 경제성이 떨어지는 등의 다른 문제점을 야기하였던 것이다.

둘째, 건조기(10)를 통해 수분이 제거된 상태에서 생산된 고형 폐기물은 염소(Cl) 성분을 다량 함유하고 있어 연료로 사용되는 과정에서 다이옥신, 산성가스 등의 유해물질을 발생시킬 수 있어 대기 오염을 유발하는 문제가 있었다.

대한민국 공개번호 10-2005-0038309 대한민국 공개번호 10-2009-0091434

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 폐기물을 열분해 하여 유해물질이 걸러진 양질의 탄화물을 생산하되, 열분해 과정에서 발생한 열분해 가스를 폐기물의 열분해를 위한 에너지원으로 재사용될 수 있도록 한 폐기물 탄화 처리 시스템을 제공하고자 한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 폐기물 열분해 과정에서 발생한 열분해 가스의 염소(Cl) 성분을 제거하여 열분해 가스가 폐기물 탄화 처리를 위한 열에너지로 재사용되더라도 유해가스 발생이 최소화될 수 있도록 하고 생산된 탄화물 또한 유해물질 배출을 최소로 하는 폐기물 탄화 처리 시스템을 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 폐기물이 유입되어 고온의 열에너지에 의해 열분해 처리가 이루어지되, 이송수단에 의해 폐기물의 이송이 끊이지 않고 연속적으로 이송되면서 열분해가 이루어지도록 한 탄화처리챔버;상기 탄화처리챔버에서 열분해 처리 중 발생한 열분해 가스의 염소(Cl) 성분을 제거하는 염소제거장치;상기 염소제거장치로부터 염소가 제거된 열분해 가스를 에너지 공급원으로 활용하는 연소장치;상기 연소장치로부터 생산된 열에너지를 탄화처리챔버로 공급하는 열에너지 공급라인;상기 탄화처리챔버를 통해 생산된 탄화물을 공급받아 배출시키는 탄화물 배출장치:를 포함하되, 상기 탄화물 배출장치는, 상기 탄화처리챔버로부터 배출된 탄화물이 저장된 저장조;상기 저장조의 하부에 설치되며, 저장조를 통해 낙하된 탄화물을 외부로 배출시키는 이송통로를 제공하는 이송관;상기 이송관의 내부에 이송관의 길이 방향으로 설치되어 탄화물을 이송시키는 이송스크류;상기 저장조와 이송관의 외측에 설치되어 저장조 및 이송관과의 사이에 공간을 형성하는 커버:를 포함하며, 상기 커버와 저장조 및 커버와 이송관 사이의 공간에는 냉각수가 수용된 것을 특징으로 하는 폐기물 열분해 및 탄화 처리 시스템을 제공한다.
폐기물이 유입되어 고온의 열에너지에 의해 열분해 처리가 이루어지되, 이송수단에 의해 폐기물의 이송이 끊이지 않고 연속적으로 이송되면서 열분해가 이루어지도록 한 탄화처리챔버;상기 탄화처리챔버에서 열분해 처리 중 발생한 열분해 가스의 염소(Cl) 성분을 제거하는 염소제거장치;상기 염소제거장치로부터 염소가 제거된 열분해 가스를 에너지 공급원으로 활용하는 연소장치;상기 연소장치로부터 생산된 열에너지를 탄화처리챔버로 공급하는 열에너지 공급라인;상기 탄화처리챔버를 통해 생산된 탄화물을 공급받아 배출시키는 탄화물 배출장치:를 포함하여 구성된 폐기물 열분해 및 탄화 처리 시스템을 제공한다.

이때, 상기 염소제거장치와 연소장치 사이에는 염소제거장치를 통해 염소가 제거되는 과정에서 온도가 내려간 열분해 가스의 온도를 상승시키는 열교환기가 더 설치되고, 열교환기와 탄화처리챔버 사이에는 탄화처리챔버에서 폐기물을 열 분해시키고 남은 폐열이 열교환기로 공급되도록 한 폐열공급라인이 설치된 것이 바람직하다.

또한, 상기 염소제거장치는, 일측과 타측에는 각각, 탄화처리챔버로부터 발생한 열분해 가스가 유입되는 유입부 및 열분해 가스가 배출되는 배출부가 형성된 탱크;상기 탱크의 상부에 설치되며, 탱크 내부를 향해 물을 분사하여 열분해 가스에 포함된 염소를 하방으로 떨어뜨리는 분사장치;상기 탱크의 하부에 설치되어 탱크 내의 물을 배출시키는 관로인 드레인관;상기 드레인관으로부터 상방으로 분기된 워터씰링관:을 포함하되, 상기 드레인관과 워터씰링관의 내부에는 물이 차며, 상기 워터씰링관의 단부는 탱크의 유입부보다 낮은 위치에 위치된 것이 바람직하다.

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본 발명에 따른 폐기물 탄화 처리 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 폐기물 처리 방식이 소각이 아닌 열분해 처리를 통해 이루어지되, 염소제거장치를 통해 열분해 처리과정에서 발생한 열분해 가스의 염소 성분을 제거함으로써, 친환경적인 탄화물을 생산할 수 있으며 대기 오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.

둘째, 폐기물의 열분해 과정에서 발생한 열분해 가스를 재사용하여 탄화처리챔버의 열에너지 공급원으로 제공함으로써 폐기물의 탄화 처리를 위한 에너지 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.

따라서, 탄화물 처리비용을 절감하여 경제성을 향상시킬 수 있게 된다.

셋째, 염소제거장치를 통해 염소가 제거된 열분해 가스는 염소가 제거되는 과정에서 물과의 접촉으로 인해 온도가 하강되는바, 온도가 내려간 열분해가스가 열교환기를 통해 고온으로 열교환된 후 연소장치에 공급되도록 함으로써 연소 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

특히, 열교환기에서 열분해가스와 열교환되는 열은 탄화처리챔버에서 열분해 처리 후 남은 폐열을 이용함으로써 열분해 가스의 열교환 효율을 높일 수 있게 된다.

넷째, 탄화처리챔버로부터 생산되어 배출된 탄화물을 받아 저장한 후 별도의 장소로 이송시키기 위한 탄화물 배출장치가 설치되되, 상기 탄화물 배출장치를 구성하는 저장조 및 이송관의 표면에 냉각수가 수용되는 커버가 설치됨으로써, 탄화물의 온도를 하강시킬 수 있게 된다.

이에 따라, 고온의 탄화물이 발화되는 위험성을 방지할 수 있으므로, 탄화물 배출 작업 및 탄화물에 대한 사후 처리 과정을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 폐기물 고형연료화 처리 시스템을 간략하게 나타낸 개념도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐기물 탄화 처리 시스템을 간략하게 나타낸 개념도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐기물 탄화 처리 시스템을 간략하게 나타낸 구성도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐기물 탄화 처리 시스템 중 염소제거장치를 나타낸 측면도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐기물 탄화 처리 시스템 중 탄화물 배출장치를 나타낸 측면도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐기물 열분해 및 탄화 처리 시스템에 대하여 설명하도록 한다.

폐기물 열분해 및 탄화 처리 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 탄화물에 대한 열분해 처리 과정 중에 발생한 열분해 가스를 열 에너지원으로 재사용하여 탄화처리챔버 내로 재공급할 수 있도록 한 기술적 특징이 있다.

이에 따라, 폐기물 탄화처리를 위한 에너지 소모를 줄일 수 있어 탄화처리비용에 대한 효율성을 높일 수 있다.

이를 위한 폐기물 탄화처리 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이 탄화처리챔버(100)와, 염소제거장치(200)와, 연소장치(300)와, 열교환기(400)와, 열에너지 공급라인(500)과, 탄화물 배출장치(600)를 포함하여 구성된다.

탄화처리챔버(100)는 폐기물을 열분해하여 탄화시키는 장치로서, 무산소 조건의 공간을 구성한다.

이때, 탄화처리챔버(100)의 일측에는 폐기물이 투입되는 투입부(110)가 설치되며, 탄화처리챔버(100)의 타측에는 탄화된 탄화물이 토출되는 토출부(120)가 설치된다.

그리고, 탄화처리챔버(100) 내에는 고온의 열에너지가 발생하며, 탄화처리챔버(100) 내로 유입된 폐기물은 고온의 열에너지에 의해 열분해 된다.

이때, 탄화처리챔버(100) 내로 공급되는 열에너지는 300 ~ 600도의 온도이며, 평균적으로 450도를 유지하게 된다.

한편, 탄화처리챔버(100)의 내부는 하나의 공간으로 구성되며, 그의 내부에는 폐기물이 연속적으로 이송될 수 있도록 이송수단(700)이 설치된다.

이때, 이송수단(700)은 패들 컨베이어 또는 이송스크류 등으로 제공되어 폐기물이 연속적으로 이송되도록 함이 바람직하다.

즉, 탄화처리챔버(100) 내로 투입된 폐기물은 상기 이송수단에 의해 끊이지 않고 연속하여 다음 공정으로 이송됨으로써, 전체 폐기물 탄화 처리 시스템의 공정은 연속성을 유지하게 되는 것이다.

다음으로, 염소제거장치(200)는 탄화처리챔버(100) 내에서 폐기물이 열분해되는 과정에서 발생한 열분해 가스의 염소(Cl) 성분을 제거하는 역할을 하며, 탄화처리챔버(100)의 일측에 설치된다.

이때, 탄화처리챔버(100)와 염소제거장치(200) 사이에는 탄화처리챔버(100)로부터 발생한 열분해가스가 염소제거장치(200)로 이송되기 위한 열분해가스 이송라인(200a)이 연결된다.

상기 염소제거장치(200)는 도 4에 도시된 바와 같이 탱크(210)와, 분사장치(220)와, 드레인관(230)과, 워터씰링관(240)을 포함한다.

탱크(210)는 탄화처리챔버(100)로부터 공급된 열분해 가스의 염소 성분이 제거되는 공간을 구성하며, 무산소 조건의 공간을 구성한다.

이때, 탱크(210)의 일측에는 탄화처리챔버(100)로부터 열분해 가스가 유입되는 유입부(211)가 설치되고, 탱크(210)의 타측에는 염소 성분이 제거된 열분해 가스가 배출되는 배출부(212)가 설치된다.

이때, 배출부(212)는 탱크(210)의 상부에 설치된다. 이는 열분해 가스가 상방으로 배출되는 특성상 배출부(212)의 위치는 탱크(210)의 상부에 설치되는 것이다.

그리고, 분사장치(220)는 탱크(210)의 배출부(212)를 통해 배출되는 열분해 가스에 물을 분사시켜 상기 열분해 가스에 포함된 염소(Cl) 성분과 반응시켜 액체화 시킨 후 떨어뜨리는 역할을 하며, 탱크(210)의 상부에 설치된다.

분사장치(220)는 탱크(210)의 상부 양측에서 탱크(210) 내부 공간을 향해 설치됨이 바람직하며, 열분해가스가 배출부(212)로 상승되는 길목을 향해 설치됨이 더욱 바람직하다.

그리고, 드레인관(230)은 탱크(210)의 하부에 설치되어 탱크(210) 내부와 통하며, 탱크(210) 내부에 수용된 물을 배출시키는 관로이다.

즉, 열분해 가스의 염소 성분이 제거되는 과정에서 발생한 물은 탱크(210) 내부에 수용되는데, 드레인관(230)은 염소 제거 작업이 완료된 후 탱크(210) 내부에 수용된 물을 배출시키는 관로 역할을 하는 것이다.

이때, 드레인관(230)에는 관로를 개폐하는 밸브(231)가 설치된다.

그리고, 워터씰링관(240)은 탱크(210) 내부가 무산소 조건을 유지하도록 탱크(210) 내부 기밀을 유지시키는 역할을 하며 드레인관(230)으로부터 분기되어 설치된다.

이때, 워터씰링관(240)의 일단부는 드레인관(230)에 연결되고, 워터씰링관(240)의 타단부는 개방된다.

이때, 워터씰링관(240)의 타단부 위치는 유입부(211) 위치보다 낮게 위치된다.

이와 같은 구성에 의해 탱크(210)의 내부에 물이 차오르면 차오른 물에 의해 탱크(210) 내부의 기밀이 유지되어 무산소 조건을 유지할 수 있으며, 계속해서 물이 차오를 경우에는 유입부(211)를 통해 물이 역류되지 않을 만큼의 물만 워터씰링관(240)을 통해 배출됨으로써 탱크(210) 내부의 기밀이 지속적으로 유지될 수 있는 것이다.

한편, 워터씰링관(240) 및 드레인관(230)은 수조에 잠긴 상태로 설치됨이 바람직하다.

다음으로, 연소장치(300)는 탄화처리챔버(100)에서 발생한 열분해 가스를 에너지 공급원으로 하여 열에너지를 생산하는 역할을 한다.

이때, 연소장치(300)는 염소제거장치(200)를 통해 염소 성분이 제거된 열분해 가스를 에너지원으로 하는바, 염소 성분이 제거된 열분해 가스를 연소시킴으로써 유해성분이 최소화될 수 있으므로 탄화처리챔버(100) 내의 탄화물 역시 유해가스 성분을 최소화하여 포함하게 된다.

이에 따라, 탄화물을 연료로 한 에너지 발생시 유해성분이 줄어들어 대기 오염을 줄일 수 있게 된다.

다음으로, 열교환기(400)는 염소제거장치(200)로부터 연소장치(300)에 공급되는 열분해 가스를 열교환하여 연소장치(30))의 연소 효율성을 높이는 역할을 한다.

열교환기(400)는 도 3에 도시된 바와 같이 염소제거장치(200)와 연소장치(300) 사이에 설치된다.

즉, 염소제거장치(200)로부터 염소성분이 제거된 열분해가스는 물과의 접촉이 불가피함으로써 탄화처리챔버(100)로부터 공급된 최초 상태의 열분해가스 온도보다 현저히 낮아진 상태이다.(대략 40 ~ 50도 하강된 상태)

이와 같이 낮아진 온도의 열분해가스를 연소시킬 경우 연소장치(300)의 연소 효율성이 떨어질 수 있기 때문에 상기 열교환기(400)를 통해 열분해 가스의 온도를 상승시킨 후 연소장치(300)에 공급되도록 한 것이다.

이에 따라, 열교환기(400)의 일측과 타측에는 각각 염소제거장치(200)에 연결된 제1열교환라인(410)과, 연소장치(300)에 연결된 제2열교환라인(420)이 설치된다.

이때, 열분해 가스의 열교환을 위한 고온의 열은 탄화처리챔버(100)로부터 공급되도록 구성되는데, 상기 고온의 열은 탄화처리챔버(100)에서 폐기물을 열분해시키고 남은 폐열을 이용하게 된다.

이때, 탄화처리챔버(100)로부터 공급되는 폐열의 온도는 대략 300도로서, 열교환기(400)를 통한 열분해 가스의 열교환 효율성을 높일 수 있게 된다.

이때, 탄화처리챔버(100)와 열교환기(400) 사이에는 폐열 공급을 위한 폐열공급라인(430)이 설치된다.

다음으로, 열에너지 공급라인(500)은 연소장치(300)에서 연소된 열분해 가스의 열에너지를 탄화처리챔버(100)에 공급하는 라인이며, 탄화처리챔버(100)와 연소장치(300) 사이에 연결된다.

이때, 열에너지 공급라인(500)을 통해 공급되는 열에너지는 고온으로서, 탄화처리챔버(100) 내의 폐기물을 열분해시키고 탄화처리챔버(100) 내의 온도를 대략 450도로 유지시킨다.

다음으로, 탄화물 배출장치(600)는 탄화처리챔버(100) 내에서 열분해되어 생산된 탄화물을 받아 별도의 장소로 이송시키는 역할을 하며, 탄화물처리챔버(100)의 토출부(120)에 설치된다.

탄화물 배출장치(600)는 도 5에 도시된 바와 같이, 저장조(610)와, 이송관(620)과, 이송스크류(630)와, 커버(640)를 포함하여 구성된다.

저장조(610)는 탄화처리챔버(100)로부터 생산된 탄화물을 받아 저장하는 공간을 구성한다.

이때, 저장조(610)의 하부는 후술하는 이송관(620)으로의 탄화물 이동이 원활하게 이루어질 수 있도록 호퍼(hopper) 형태로 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 이송관(620)은 저장조(610)로부터 탄화물을 받아 별도의 장소로 이송시키는 관로를 제공하며, 저장조(610)의 하부에 설치된다.

이때, 이송관(620)의 단부에는 탄화물을 배출하기 위한 배출공(621)이 형성되며, 배출공(621)의 직경은 과도하게 크게 형성되지 않는 것이 바람직하다.

즉, 탄화물 배출장치(600)의 내부 온도는 고온의 환경이므로, 산소 유입이 이루어지지 않도록 기밀 유지가 이루어져야 하는바 배출공(621)을 통해 탄화물이 배출되는 과정에서 탄화물에 의해 배출공(621)의 틈새가 발생하지 않도록 해야 하는 것이다.

그리고, 이송스크류(630)는 이송관(620) 내의 탄화물을 이송시키는 역할을 하며, 이송관(620)의 길이방향으로 설치된다.

그리고, 커버(640)는 탄화물 배출장치(600)의 표면을 감싸되, 탄화물 배출장치(600)의 표면으로부터 이격되어 소정의 공간을 형성한다.

이때, 상기 커버(640)와 공간 사이에는 냉각수가 유입된다.

즉, 냉각수는 고온의 저장조(610) 및 이송관(620) 내부를 식혀주기 위한 것으로서, 탄화물이 배출되는 과정에서의 발화 또는 폭발 사고를 예방하기 위함이다.

상기와 같이 냉각수로 하여금 저장조(610) 및 이송관(620)의 표면을 식혀 저장조(610) 및 이송관(620) 내부의 온도를 간접적으로 내려줌으로써 발화 및 폭발 등의 사고를 예방할 수 있는 것이다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 폐기물 탄화 처리 시스템의 작용에 대하여 설명하도록 한다.

탄화처리챔버(100)의 일측에 설치된 투입부(110)를 통해 폐기물을 투입시킨다.

이때, 폐기물은 가연성 폐기물을 말하며, 투입부(110)를 통해 투입되기 전 여러 과정을 거쳐 가연성의 폐기물로 분류된다.

이후, 폐기물은 탄화처리챔버(100) 내에 설치된 스크류 또는 컨베이어장치 등의 이송수단에 의해 토출부(120)를 향해 이송된다.

이때, 폐기물이 이송되는 과정에서 탄화처리챔버(100) 내로 고온의 열 에너지가 공급이 되며, 상기 폐기물은 열분해가 이루어지게 된다.

이때, 폐기물의 열분해 과정에서 발생한 열분해 가스는 열분해가스 이송라인(200a)을 통해 염소제거장치(200)로 유입이 된다.

이때, 염소제거장치(200)의 분사장치(220)는 물을 분사하고, 염소제거장치(200) 탱크(210)의 상부로 상승되는 열분해 가스에 포함된 염소(Cl) 성분은 분사되는 물에 의해 하방으로 떨어지게 된다.

이후, 염소 성분이 제거된 열분해 가스는 배출부(212) 및 제1열교환라인(410)을 통해 열교환기(400)로 유입되어 고온으로 열교환 된다.

이때, 고온의 폐열은 폐열공급라인(430)을 통해 열교환기(40))로 유입되어 열분해 가스를 열교환 시킨다.

한편, 연소장치(300)에서 연소된 열분해가스는 열에너지로 변환되어 열에너지 공급라인(500)을 통해 탄화처리챔버(100) 내로 공급된다.

이와 같은 탄화처리 공정이 반복됨으로써 폐기물 탄화처리를 위해 별도의 열에너지 공급원, 예컨대 LNG 가스공급처로부터의 열에너지가 공급되는 양을 줄일 수 있게 된다.

한편, 탄화처리챔버(100)로부터 생산된 탄화물은 토출부(120)를 통해 탄화물 배출장치(600)로 공급된다.

즉, 탄화물은 토출부(120)로부터 낙하되어 저장조(610)로 수용된 후, 이송스크류(630)의 회전에 의해 이송관(620)의 내부를 따라 배출공(621)을 향해 이송된다.

이때, 탄화물은 400도 이상의 고온을 유지하는데, 저장조(610) 및 이송관(620)의 내부는 발화 위험성을 낮추기 위하여 무산소 조건이 유지된다.

이때, 배출공(621)을 통해 탄화물이 배출되는 과정에서도, 상기 탄화물이 압착되면서 배출공(621)에 틈새를 형성시키지 않으므로 기밀을 유지시킬 수 있게 된다.

한편, 커버(640)에 의해 저장조(610) 및 이송관(620)의 표면에 냉각수가 접해 있으므로 저장조(610) 및 이송관(620)의 내부는 간접 냉각이 이루어지게 된다.

즉, 냉각수에 의해 상기 탄화물의 온도가 대략 100도로 하강되므로, 탄화물의 발화 위험이 해소될 뿐만 아니라, 배출공(621)을 통해 배출된 탄화물의 후처리 공정도 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

이로써, 페기물의 탄화 처리가 완료된다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 폐기물 열분해 및 탄화처리 시스템은 폐기물 탄화 처리 과정 중에 발생한 열분해 가스를 연소하여 열에너지로 재생산한 후 탄화처리시 필요한 열에너지로 공급하는 기술적 특징이 있다.

이에 따라, 폐기물 열분해시 소요되는 열에너지를 절감할 수 있으므로, 폐기물 탄화처리에 대한 에너지 효율성을 높일 수 있다.

특히, 열분해 가스 연소시 염소 성분을 제거함으로써 친환경적인 탄화물을 생산하고 대기 오염을 줄일 수 있다.

또한, 폐기물의 탄화 처리 과정이 중간에 끊이지 않고 공정이 연속적으로 이루어질 수 있도록 한 기술적 특징이 있다.

즉, 폐기물이 탄화처리장치에 투입되어 탄화물 배출장치에 배출되기까지 연속적으로 이루어짐으로써 작업시간을 단축할 수 있어 작업 생산성을 높일 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 탄화처리챔버 110 : 투입부
120 : 토출부 200 : 염소제거장치
200a : 열분해가스 이송라인 210 : 탱크
211 : 유입부 212 : 배출부
220 : 분사장치 230 : 드레인관
231 : 밸브 240 : 워터씰링관
300 : 연소장치 400 : 열교환기
410 : 제1열교환라인 420 : 제2열교환라인
430 : 폐열공급라인 500 : 열에너지 공급라인
600 : 탄화물 배출장치 610 : 저장조
620 : 이송관 621 : 배출공
630 : 이송스크류 640 : 커버

Claims

폐기물이 유입되어 고온의 열에너지에 의해 열분해 처리가 이루어지되, 이송수단에 의해 폐기물의 이송이 끊이지 않고 연속적으로 이송되면서 열분해가 이루어지도록 한 탄화처리챔버;
상기 탄화처리챔버에서 열분해 처리 중 발생한 열분해 가스의 염소(Cl) 성분을 제거하는 염소제거장치;
상기 염소제거장치로부터 염소가 제거된 열분해 가스를 에너지 공급원으로 활용하는 연소장치;
상기 연소장치로부터 생산된 열에너지를 탄화처리챔버로 공급하는 열에너지 공급라인;
상기 탄화처리챔버를 통해 생산된 탄화물을 공급받아 배출시키는 탄화물 배출장치:를 포함하되,
상기 탄화물 배출장치는,
상기 탄화처리챔버로부터 배출된 탄화물이 저장된 저장조;상기 저장조의 하부에 설치되며, 저장조를 통해 낙하된 탄화물을 외부로 배출시키는 이송통로를 제공하는 이송관;상기 이송관의 내부에 이송관의 길이 방향으로 설치되어 탄화물을 이송시키는 이송스크류;상기 저장조와 이송관의 외측에 설치되어 저장조 및 이송관과의 사이에 공간을 형성하는 커버:를 포함하며, 상기 커버와 저장조 및 커버와 이송관 사이의 공간에는 냉각수가 수용된 것을 특징으로 하는 폐기물 열분해 및 탄화 처리 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 염소제거장치와 연소장치 사이에는 염소제거장치를 통해 염소가 제거되는 과정에서 온도가 내려간 열분해 가스의 온도를 상승시키는 열교환기가 더 설치되고,
열교환기와 탄화처리챔버 사이에는 탄화처리챔버에서 폐기물을 열 분해시키고 남은 폐열이 열교환기로 공급되도록 한 폐열공급라인이 설치된 것을 특징으로 하는 폐기물 열분해 및 탄화 처리 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 염소제거장치는,
일측과 타측에는 각각, 탄화처리챔버로부터 발생한 열분해 가스가 유입되는 유입부 및 열분해 가스가 배출되는 배출부가 형성된 탱크;
상기 탱크의 상부에 설치되며, 탱크 내부를 향해 물을 분사하여 열분해 가스에 포함된 염소를 하방으로 떨어뜨리는 분사장치;
상기 탱크의 하부에 설치되어 탱크 내의 물을 배출시키는 관로인 드레인관;
상기 드레인관으로부터 상방으로 분기된 워터씰링관:을 포함하되, 상기 드레인관과 워터씰링관의 내부에는 물이 차며, 상기 워터씰링관의 단부는 탱크의 유입부보다 낮은 위치에 위치된 것을 특징으로 하는 폐기물 열분해 및 탄화 처리 시스템.
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