KR101582528B1

KR101582528B1 - 차량탑재형 유기성폐기물 탄화처리장치

Info

Publication number: KR101582528B1
Application number: KR1020140152395A
Authority: KR
Inventors: 권명열
Original assignee: 권명열; (주)비엔비 환경에너지
Priority date: 2014-11-04
Filing date: 2014-11-04
Publication date: 2016-01-08

Abstract

본 발명은 차량에 탑재하여 유기성폐기물을 탄화처리하는 장치에 있어서: 재생연료를 연소기(25)로 연소하여 열원을 제공하는 연소수단(20); 상기 연소수단(20)의 연소열을 이용하여 건조통(32)과 탄화통(33)으로 유동하는 유기성폐기물을 탄화시키는 탄화수단(30); 상기 탄화수단(30)에서 생성되는 연소가스로 배가스를 가열하여 건조시키는 재가열기(40); 및 상기 탄화수단(30)과 재가열기(40) 사이에서 배가스의 수분을 제거하는 제습기(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 다량의 유기성폐기물과 기타 폐기물을 탄화 처리하는 과정에서 고효율로 청정성을 유지하는 동시에, 컴팩트한 구조를 기반으로 차량에 탑재하여 장소를 불문하고 폐기물 발생 원점에서 신속히 처리하는 효과가 있다.

Description

차량탑재형 유기성폐기물 탄화처리장치{Carbonization apparatus for treating organic waste with vehicle-mount construction}

본 발명은 유기성폐기물 탄화처리 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 컴팩트한 구조를 기반으로 차량에 탑재하여 이동하면서 다량의 폐기물을 처리할 수 있는 차량탑재형 유기성폐기물 탄화처리장치에 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. 이에 에너지 효율을 향상하기 위해 주연료의 사용을 축소하는 방안이 도입된다. 특히, 음식물과 같은 유기성 폐기물의 탄화에 있어서 에너지 효율성, 유해가스(악취) 저감 외에 이동성을 전제로 컴팩트한 설계가 요구된다.

이와 관련하여 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서, 한국 등록특허공보 제0903572호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제1129826호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.

선행문헌 1에 의하면, 탄화실 내의 유기성 폐기물로부터 발생하는 건류가스를 연소시켜 발생하는 폐열은 상기의 탄화기의 가열실 내부로 회수되게 하고, 상기의 폐열은 탄화기의 가열실 내부를 경유하여 2차 건조기의 가열실과 1차 건조기의 가열실 내부를 순차 경유하도록 구성한다. 이에 따라, 유기성 폐기물의 탄화처리 과정에서 소모되는 소비 에너지의 획기적인 절감이 가능한 효과를 도모한다.

선행문헌 2는 탄화로 본체와, 상기 탄화로 본체에 내장되고, 바깥공기와 차단되어 밀폐된 탄화실과, 상기 탄화실의 문부분이 형성된 정면을 제외하고 둘러싼 열유로를 갖추고, 상기 열유로를 연소실의 버너에서 발생된 열풍이 순환하고, 상기 열유로로부터 연소가스 및 열풍을 배출시키는 배출관이 형성된 구조를 제공한다. 이에 따라, 폐기물을 발생현장 가까이서 탄화처리를 하거나 차량의 이동중에 연속적으로 처리함으로써 주변 환경의 오염을 방지하는 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행문헌 1에 의하면 소비 에너지 절감을 요지로 하여 이동성을 고려하지 않고, 선행문헌 2에 의하면 이동성과 청정성을 요지로 하여 다량의 유기성 폐기물 처리에 대한 고려가 미흡하다.

1. 한국 등록특허공보 제0903572호 “폐열 회수를 이용한 건조 및 탄화장치" (공개일자: 2009. 6. 23.) 2. 한국 등록특허공보 제1129826호 "폐기물의 간접가열방식 탄화처리시스템 및 이를 이용한 탄화처리차량" (공개일자: 2011. 11.28.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 컴팩트한 구조를 기반으로 차량에 탑재하여 이동하면서 다량의 유기성 폐기물을 고효율로 청정하게 처리할 수 있는 차량탑재형 유기성폐기물 탄화처리장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 차량에 탑재하여 유기성폐기물을 탄화처리하는 장치에 있어서: 재생연료를 연소기로 연소하여 열원을 제공하는 연소수단; 상기 연소수단의 연소열을 이용하여 건조통과 탄화통으로 유동하는 유기성폐기물을 탄화시키는 탄화수단; 상기 탄화수단에서 생성되는 연소가스로 배가스를 가열하여 건조시키는 재가열기; 및 상기 탄화수단과 재가열기 사이에서 배가스의 수분을 제거하는 제습기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 탄화수단은 탄화실 내부의 열을 흡수하도록 건조통 상에 다수의 통공을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 재가열기는 연소가스관과 건조배가스관 사이의 열교환을 위해 설치되고, 건조배가스관의 건조배가스를 연소기로 보내는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 탄화수단은 탄화된 폐기물을 펠렛성형기를 통하여 연소수단으로 이송하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 연소수단과 탄화수단의 사이에 발전기를 더 설치하여 합성가스를 이용한 발전을 수행하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 다량의 유기성폐기물과 기타 폐기물을 탄화 처리하는 과정에서 고효율로 청정성을 유지하는 동시에, 컴팩트한 구조를 기반으로 차량에 탑재하여 장소를 불문하고 폐기물 발생 원점에서 신속히 처리하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치가 차량에 탑재된 상태를 예시하는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 주요부를 분리하여 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 탄화수단을 분리하여 나타내는 구성도
도 4는 본 발명에 따른 장치의 탄화수단을 측면에서 나타내는 구성도
도 5는 본 발명에 따른 장치의 건조통을 종단하여 나타내는 구성도

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

본 발명은 차량에 탑재하여 유기성폐기물을 탄화처리하는 장치에 관하여 제안한다. 음식물쓰레기, 하수슬러지, 가축분뇨 등의 유기성폐기물은 주변에서 다량으로 발생되는 것으로서 전용의 차량(10)을 통하여 이동하면서 처리하는 방안이 강구되고 있다. 본 발명은 유기성폐기물로서 음식물쓰레기를 주 대상으로 설명하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.

본 발명에 따르면 연소수단(20)이 재생연료를 연소기(25)로 연소하여 열원을 제공하는 구조이다. 재생연료는 RDF(Refuse Derived Fuel)로서 펠렛화된 고형분을 사용하는 것이 효율적이지만 이외에 여타의 것을 배제하지 아니한다. 연소수단(20) 중에서 건류가스로(22)와 연소기(25)는 차량(10)에 탑재하지만, 재생연료의 저장탱크와 정량공급 컨베이어는 각 폐기물 현장에 배치하는 것이 좋다. 건류가스로(22)에서 발생한 건류가스는 연소기(25)를 통과하면서 1차혼합 연소되고 후술하는 탄화수단(30)의 탄화실(31)에 도달하여 재차 연소된다.

한편, 건류가스로(22)와 연소기(25)의 세부 구성은 본 출원인에 의한 한국 등록특허공보 제1311849호를 기반으로 설계된다.

또, 본 발명에 따르면 탄화수단(30)이 상기 연소수단(20)의 연소열을 이용하여 건조통(32)과 탄화통(33)으로 유동하는 유기성폐기물을 탄화시키는 구조이다. 탄화수단(30)은 상자형의 탄화실(31) 내부에 건조통(32)과 탄화통(33)을 직렬로 구비하여 투입되는 폐기물에 대한 건조와 탄화를 수행한다. 유기성폐기물은 별도의 차량으로 수집되고 계량된 다음 저장조, 정량공급 컨베이어, 분쇄기를 거쳐 1차 감량된 상태로 펌프를 통하여 탄화실(31)로 투입된다. 탄화수단(30)의 기본적 구성은 전술한 한국 등록특허공보 제1311849호를 기반으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 탄화수단(30)은 탄화실(31) 내부의 열을 흡수하도록 건조통(32) 상에 다수의 통공(35)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 탄화실(31)은 약 950℃ 이상의 온도로 유지된다. 건조통(32)에 형성되는 통공(35)은 연소가스의 고열을 흡수하여 투입된 폐기물의 건조를 촉진한다. 도 5에서 통공(35)이 건조통(32)의 저면에 이송스크류(37)와 대향하여 일정한 간격으로 배치된 상태를 예시한다. 통공(35)은 원형, 타원형, 각형에서 선택되는 유로단면적을 지니도록 형성할 수 있다.

또, 본 발명에 따르면 재가열기(40)가 상기 탄화수단(30)에서 생성되는 연소가스로 배가스를 가열하여 건조시키는 구조이다. 연소가스는 연소기(25)를 통하여 연소된 이후 탄화실(31)에서 배출되는 기체이다. 배가스는 유기성폐기물의 연소와 탄화 과정에서 발생되는 오염(악취) 성분을 내포한 상태로 탄화실(31)에서 배출되는 기체이다. 재가열기(40)는 배가스의 함수율을 낮추어 연소기(25)에서 합성가스의 발열량을 높인다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 재가열기(40)는 연소가스관(41)과 건조배가스관(43) 사이의 열교환을 위해 설치되고, 건조배가스관(43)의 건조배가스를 연소기(25)로 보내는 것을 특징으로 한다. 재가열기(40)는 연소가스와 배가스의 열교환기을 수행하는 것으로서 차량(10)에 탑재하기 위해 판형 열교환기를 적용하는 것이 좋다. 상류측의 연소가스관(41)은 재가열기(40)의 고온포트에 연결되고, 상류측의 건조배가스관(43)은 재가열기(40)의 저온포트에 연결된다.

이때, 도 2를 참조하면 연소가스관(41)은 부호 31a처럼 탄화실(31)에 연결되고, 건조배가스관(43)은 부호 31b처럼 탄화실(31) 내부의 건조통(32)과 탄화통(33)에 연결된다. 이외에 탄화실(31)은 부호 31c의 연소공과 부호 31d의 탄화물 배출공을 구비한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 탄화수단(30)은 탄화된 폐기물을 펠렛성형기(58)를 통하여 연소수단(20)으로 이송하는 것을 특징으로 한다. 펠렛성형기(58)는 탄화실(31)의 배출공(31d) 및 건류가스로(22) 사이에 이송스크류와 함께 설치된다. 이에, 탄화수단(30)를 거친 탄화물이 연소수단(20)에서 재사용되므로 열효율을 높이는 동시에 폐기물의 중량을 감소시킨다.

한편, 상기 재가열기(40)는 유기성폐기물의 물성과 처리량에 대응하여 연소기(25)로 보내는 건조배가스의 유량을 변동할 수도 있다. 하류측의 건조배가스관(43)은 연소기(25)에 연결되어 건조배가스의 재연소를 유발한다. 하류측의 건조배가스관(43)에는 F.D.팬(45)을 설치하여 양압으로 건조배가스를 이송시킨다. 건조배가스의 유량 제어를 위한 밸브(도시 생략)는 F.D.팬(45)과 연소기(25) 사이에 설치한다. 이에 연소기(25)는 건류가스로(22)의 건류가스와 재가열기(40)의 건조배가스로 합성가스를 생성하여 연소하는 과정에서 설정된 최적의 연소조건에 부합하도록 건조배가스의 배합량을 적절하게 변동한다.

한편, 하류측의 연소가스관(41)은 스크러버(60)에 연결하여 연소공기에 대한 집진을 수행한다. 재가열기(40)와 스크러버(60)의 사이에는 음압으로 연소가스를 외부로 배출하기 위한 I.D.팬(65)을 연결한다.

또, 본 발명에 따르면 제습기(50)가 상기 탄화수단(30)과 재가열기(40) 사이에서 배가스의 수분을 제거하는 구조이다. 제습기(50)는 탄화수단(30)의 탄화실(31)에서 배출되는 고농도 유기가스인 배가스의 함수율을 1차로 낮추어 재가열기(40)의 저온포트로 공급한다. 차량(10)의 탑재공간을 축소하도록 제습기(50)의 하측에는 응축수탱크(52)를 직결한다. 응축수탱크(52)에 저장된 액체와 습증기는 배가스와 마찬가지로 고농도 유기가스이므로 별도의 배관(도시 생략)을 통하여 재가열기(40)의 저온포트에 연결한다. 이에 재가열기(40)에서 다량의 배가스를 건조배가스로 처리하는 시간을 단축할 수 있다.

한편, 상기 제습기(50)는 응축수탱크(52)로 수집된 액체를 분사노즐(도시 생략)을 통하여 탄화수단(30)으로 보내어 재연소할 수도 있다. 응축수탱크(52)와 분사노즐 사이에는 토출압 조절이 가능한 펌프를 설치한다. 분사노즐에서 미립화된 응축수는 탄화실(31)로 보내어 재연소하므로 차량(10)에 의한 탄화처리 및 이동 과정에서 오염 발생을 방지한다.

연소기(25)는 입구에 와류혼합을 위한 사이클론(도시 생략)을 구비하여 건류가스, 건조배가스 등이 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 발명의 변형예로서, 상기 연소수단(20)과 탄화수단(30)의 사이에 발전기(55)를 더 설치하여 합성가스를 이용한 발전을 수행하는 것을 특징으로 한다. 연소기(25)에서 공급되는 합성가스는 발전기(55)에서 발전을 위한 동력원으로 활용되고 폐열은 다시 탄화실(31)의 연소공(31c)으로 유입된다. 물론, 탄화수단(30)의 연소열량이 부족한 경우 발전기(55)를 거치지 않고 연소공(31c)으로 바이패스하는 유로도 포함되는 것이 좋다.

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: 차량 12: 전처리기
15: 연료공급기 20: 연소수단
22: 건류가스로 25: 연소기
30: 탄화수단 31: 탄화실
32: 건조통 33: 탄화통
35: 통공 37: 이송스크류
40: 재가열기 41: 연소가스관
43: 건조배가스관 45: F.D.팬
50: 제습기 52: 응축수탱크
55: 발전기 58: 펠렛성형기
60: 스크러버 65: I.D.팬

Claims

차량에 탑재하여 유기성폐기물을 탄화처리하는 장치에 있어서:
재생연료를 연소기(25)로 연소하여 열원을 제공하는 연소수단(20);
상기 연소수단(20)의 연소열을 이용하여 건조통(32)과 탄화통(33)으로 유동하는 유기성폐기물을 탄화시키는 탄화수단(30);
상기 탄화수단(30)에서 생성되는 연소가스로 배가스를 가열하여 건조시키는 재가열기(40); 및
상기 탄화수단(30)과 재가열기(40) 사이에서 배가스의 수분을 제거하는 제습기(50);를 포함하여 이루어지고,
상기 탄화수단(30)은 탄화실(31) 내부의 열을 흡수하도록 건조통(32) 상에 다수의 통공(35)을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량탑재형 유기성폐기물 탄화처리장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 재가열기(40)는 연소가스관(41)과 건조배가스관(43) 사이의 열교환을 위해 설치되고, 건조배가스관(43)의 건조배가스를 연소기(25)로 보내는 것을 특징으로 하는 차량탑재형 유기성폐기물 탄화처리장치.
청구항 1에 있어서,
상기 탄화수단(30)은 탄화된 폐기물을 펠렛성형기(58)를 통하여 연소수단(20)으로 이송하는 것을 특징으로 하는 차량탑재형 유기성폐기물 탄화처리장치.
청구항 1에 있어서,
상기 연소수단(20)과 탄화수단(30)의 사이에 발전기(55)를 더 설치하여 합성가스를 이용한 발전을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량탑재형 유기성폐기물 탄화처리장치.