KR101620986B1 - 가연성 폐기물의 연료화 장치 및 연료화 방법 - Google Patents

Abstract

시스템 전체의 설비·운전 비용을 저감하고, 안정 운전을 유지하면서, 가연성 폐기물을 효율적으로 연료화하는 것이 가능한 가연성 폐기물의 연료화 장치 등을 제공한다.
플라스틱류, 스폰지류, 섬유류, 고무류 및 목질류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 주성분으로 하는 가연성 폐기물(W)을 조쇄하는 1차 파쇄기(4)와, 조쇄물(W1)에 포함되는 이물(F)을 제거하는 이물 제거 장치(7)와, 이물(I, M)이 제거된 조쇄물(W3)을 파쇄하는 2차 파쇄기(9)와, 2차 파쇄기(9)에서 생성된 파쇄물(W4)을 버너(10)에 취입하는 취입 장치(11)를 구비하는 연료화 장치(1) 등. 이물(I, M)이 제거된 조쇄물(W3)을 저장하는 중간 탱크(8)를 구비하고, 중간 탱크(8)로부터 2차 파쇄기(9)에 조쇄물(W3)을 공급해도 된다.

Description

가연성 폐기물의 연료화 장치 및 연료화 방법{FUELIZATION SYSTEM AND FUELIZATION METHOD OF COMBUSTIBLE WASTE}

본 발명은 가연성 폐기물의 연료화 장치 및 연료화 방법에 관한 것으로, 특히, 플라스틱류 등의 가연물을 포함하는 폐기물을 연료로서 이용하기 위해서 사용되는 장치 등에 관한 것이다.

종래, 폐플라스틱 등의 가연성 폐기물을 어느 정도의 치수 이하로 분쇄하고, 연료화하는 기술이 사용되고 있다. 그러나, 단순히 분쇄한 플라스틱 분쇄물을 미분탄이나 중유 등의 연소 장치용 대체 연료로서 사용하면, 착지 연소하기 쉽고, 그 결과, 피소성물의 품질의 열화를 일으킬 우려가 있었다. 그래서, 착지 연소를 막기 위해서 분쇄물의 미분화를 진행하면, 과잉 분쇄가 되며, 특히, 난분쇄성의 플라스틱에서는 분쇄 비용이 급등한다는 문제가 있었다.

그래서, 본 출원인은 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 시멘트 킬른의 가마 앞에서 취입(吹入)한 플라스틱 파쇄물은 약800~1600℃의 온도에서, 킬른 공간 체류 시간이 대략 2초정도인 것, 플라스틱의 중량과 표면적에 의해 완전히 타는 시간이 상이하고, 비표면적이 큰 플라스틱일수록 완전히 타는 시간이 짧은 것 등의 지견에 기초하여, 플라스틱을 비표면적 200cm²/g 이상이며, 또한 중량 0.01g 이상 0.1g 이하로 하여, 800℃ 이상의 소성노에서 연소시킴으로써, 특정 중량까지의 분쇄·파단에 그쳐도, 형상인자를 규정하면, 대체로 킬른 공간 체류 시간내에 완전히 태울 수 있어, 양호한 성상의 소성물을 얻을 수 있는 플라스틱의 연료화 방법을 제안했다.

한편, 소성노 등에서 연소시키기 위한 플라스틱 파쇄물을 얻기 위해서, 각종의 파쇄기가 사용되고 있는데, 파쇄기의 회전날 등의 파손, 스크린의 눈막힘 등의 운전상의 문제에 의한 가동률의 저하를 감안하여, 특허문헌 2에는, 파쇄기내에 배치된 회전날과 고정날에 의해 폐플라스틱을 파쇄하고, 파쇄된 폐플라스틱을 스크린을 통과시켜 배출하는 1축 로터 회전식 파쇄기를 사용하여, 회전날을 60rpm~150rpm의 저속으로 회전시키면서, 파쇄기내를 상하 방향으로 공기 흡인하여 파쇄된 폐플라스틱을 배출하는 파쇄 장치 등이 제안되어 있다.

또, 가연성 폐기물에는 모래, 돌, 유리, 구리, 알루미늄 등의 비철계 이물이나, 철계 이물도 혼재하여, 버너 등으로 연소시킬 때의 발열량의 변동을 초래하기 때문에, 사전에 제거할 필요가 있다. 또, 이들 이물은 파쇄 처리에 있어서 파쇄날의 결손 등의 원인이 되어, 메인터넌스 비용의 증가나 가동률의 저하를 초래하고 있었다. 이 때문에, 종래의 가연성 폐기물의 연료화 방법에 있어서는, 반입된 가연성 폐기물을 1차 파쇄함과 아울러, 1차 파쇄한 파쇄물로부터 금속류 등의 이물을 제거하고, 그 후, 2차 파쇄하여 연료화물로서 사용하고 있었다.

이 때, 금속류 등의 이물을 제거함에 있어서, 도 5에 나타내는 바와 같은 이물 제거 장치가 사용되고 있다. 이 이물 제거 장치(24)는 진동 컨베이어(21)의 상방에 배치된 자력선광기(22)와, 자력선광기(22)의 하류측에 배치된 스크린(23)으로 구성되며, 플라스틱류, 스폰지류, 섬유류, 고무류, 목질류, 건설계 폐기물 등의 가연성 폐기물의 조쇄물(粗碎物)로부터 철계 이물(M)을 자력선광기(22)로 제거하고, 모래, 돌, 유리, 구리, 알루미늄 등의 비철계 이물(I)을 스크린(23)으로 제거한다.

그리고, 이물을 제거한 후 2차 파쇄하여 얻어진 연료화물은 로터리 킬른의 가마 앞부분의 근방에 설치한 탱크에 반송하여 저장하고, 적당히 필요량을 계량하면서 버너에 공급하여 로터리 킬른내에 취입하도록 하고 있었다.

일본 특허 공개 2001-181658호 공보 일본 특허 공개 2007-190481호 공보

그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 플라스틱의 연료화 방법에서는, 플라스틱을 표면적 200cm²/g 이상이며, 또한 중량 0.01g 이상 0.1g 이하로 파쇄하는데, 표면적을 소정의 범위 이상으로 유지하면서, 중량을 소정의 범위내에 들어가도록 파쇄하는 것은 용이하지 않으며, 개선의 여지가 있었다.

또, 상기 특허문헌 2에 기재된 폐플라스틱의 파쇄 장치에서는, 회전날이 60rpm 이상 150rpm 이하로 저속 회전을 행하기 때문에, 파쇄물을 얻기위해 장시간을 필요로 한다는 문제도 있었다.

또한, 상기 종래의 이물 제거 장치(24)는 철계 이물(M)과 비철계 이물(I)의 각각을 제거하기 위해서, 선별 장치(22, 23)가 따로 따로 설치되어 있어, 넓은 설치 장소를 확보할 필요가 있음과 아울러, 설비 비용이나 운전 비용이 올라간다는 문제가 있었다.

또, 상기 종래의 연료화 방법에 있어서, 연료화물을 정량으로 끊기는 일 없이 버너로부터 취입하기 위해서는, 2차 파쇄한 파쇄물을 저장하는 탱크로서, 충분한 저장량을 확보 가능한 대용량의 탱크가 필요하게 된다. 그 때문에, 탱크나 그 주변 설비의 비용이 증대하여, 시스템 전체적으로 설비비가 급등한다는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명은 상기 종래의 기술에 있어서의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 시스템 전체의 설비·운전 비용을 저감하고, 안정 운전을 유지하면서, 가연성 폐기물을 효율적으로 연료화하는 것이 가능한 가연성 폐기물의 연료화 장치 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 가연성 폐기물의 연료화 장치로서, 플라스틱류, 스폰지류, 섬유류, 고무류 및 목질류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 주성분으로 하는 가연성 폐기물을 조쇄하는 1차 파쇄기와, 이 조쇄물에 포함되는 이물을 제거하는 이물 제거 장치와, 이 이물이 제거된 조쇄물을 파쇄하는 2차 파쇄기와, 이 2차 파쇄기에서 생성된 파쇄물을 버너에 취입하는 취입 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 플라스틱류는 고분자량의 중합체로서, 용융하여 유동상체로서 성형 가능한 것을 말하고, 이 중합체에 충전재, 가소제, 안료, 안정제 등을 첨가한 것도 포함하는 것으로 한다. 또, 스폰지류는 합성 수지 등을 해면상으로 한 것을 말한다. 섬유류는 천연 섬유 또는 화학 섬유를 소재로 하여, 천형상, 끈형상, 실형상, 면형상 등의 형태를 보이는 것을 말한다. 고무류는 외력을 가했다가 제거하면 대략 순식간에 원래대로 돌아가는 성질을 가지는 물체로서, 천연 고무, 석유 등으로부터 합성하는 합성 고무, 재생 고무 등을 말한다. 목질류는 폐목재, 목질 부분의 폐기물 등, 소재가 목재인 것을 말한다.

그리고, 본 발명에 의하면, 플라스틱류 등을 주성분으로 하는 가연성 폐기물을 1차 파쇄기로 조쇄하고, 이물 제거 장치로 이물을 제거한 후, 2차 파쇄기로 파쇄하여 파쇄물을 취입 장치에 의해 버너에 취입하기 때문에, 연료 사용시의 발열량의 변동을 억제하고, 안정 운전을 유지하면서 가연성 폐기물을 연료로서 이용할 수 있으며, 파쇄날의 결손 등을 회피할 수도 있다.

상기 연료화 장치에 있어서, 상기 이물 제거 장치에 의해 이물이 제거된 조쇄물을 저장하는 중간 탱크를 설치하고, 이 중간 탱크로부터 상기 2차 파쇄기에 상기 이물이 제거된 조쇄물을 공급할 수 있다. 중간 탱크의 레벨을 제어하는 것 등에 의해, 이물이 제거된 조쇄물을 2차 파쇄기에 안정적이고 연속적으로 공급할 수 있다.

또, 상기 1차 파쇄기를, 본체내의 회전축에, 이 회전축의 축선방향으로 복수단에 걸쳐 장착된 회전날과, 상기 본체내에 고정된 고정날과, 상기 회전날의 하방에 배치된 스크린을 구비하고, 이 회전날과 고정날로 상기 가연성 폐기물을 조쇄하고, 조쇄물을 상기 스크린을 통하여 하방으로 배출하는 파쇄기로 하여, 상기 가연성 폐기물 조쇄시에, 상기 회전날의 속도가 20rpm 이상 60rpm 이하, 인접하는 2개의 단의 상기 회전날의 위상차가 60° 이하, 상기 스크린의 눈크기가 30mm 이상 200mm 이하, 상기 스크린과 상기 회전날의 간격이 20mm 이상 100mm 이하에서 운전할 수 있다.

또한, 상기 2차 파쇄기를, 본체내의 회전축에 장착된 회전날과, 상기 본체내에 고정된 고정날과, 상기 회전날의 하방에 배치된 스크린을 구비하고, 이 회전날과 고정날로 상기 이물이 제거된 조쇄물을 파쇄하고, 파쇄물을 상기 스크린을 통하여 하방으로 배출하는 파쇄기로 하여, 상기 조쇄물의 파쇄시에, 상기 회전날의 속도가 60rpm 이상 600rpm 이하, 상기 스크린의 눈크기가 5mm 이상 20mm 이하, 상기 스크린과 상기 회전날의 간격이 10mm 이상 50mm 이하에서 운전할 수 있다.

또, 상기 연료화 장치에 있어서, 상기 이물 제거 장치를, 반송면에, 소정의 크기보다 작은 것을 낙하시킴으로써 피반송물의 선별을 행하는 선별 기능을 가지는 진동 컨베이어와, 이 진동 컨베이어의 상방에 위치하고, 자석에 의해 철계 이물을 제거하는 자력선광기를 구비하게 할 수 있다. 진동 컨베이어에, 크기에 따라 피반송물을 선별하는 기능을 마련했기 때문에, 이 진동 컨베이어와 자력선광기로 철계 및 비철계의 모든 이물을 제거할 수 있어, 종래와 같이 자력선광기의 하류측에 별도 스크린을 설치할 필요가 없다. 그 때문에, 이물 제거 장치를 설치하기 위한 스페이스가 좁은 경우에도 대응할 수 있음과 아울러, 설비 비용 및 운전 비용을 저감할 수 있다.

상기 이물 제거 장치에 있어서, 상기 반송면에, 스크린, 다공판, 또는 복수의 슬릿이 설치된 판형상 부재를 배치할 수 있고, 범용 부재를 사용함으로써 진동 컨베이어의 장치 비용, 나아가서는 이물 제거 장치의 비용을 저감할 수 있다.

상기 이물 제거 장치에 있어서, 상기 반송면에 스크린을 배치한 경우에는 이 스크린의 눈크기를 1mm 이상 50mm 이하로 하고, 다공판을 배치한 경우에는 이 다공판에 설치된 구멍의 직경을 1mm 이상 50mm 이하로 하며, 복수의 슬릿이 설치된 판형상 부재를 배치한 경우에는 각각의 슬릿의 폭을 1mm 이상 50mm 이하로 할 수 있다. 이와 같은 진동 컨베이어를 가지는 이물 제거 장치를 사용함으로써, ASR 등의 폐기물을 시멘트 킬른의 버너로부터 킬른내에 취입하는 경우에 효율적으로 이물을 제거하고, 이물 제거 장치의 하류측에 배치된 파쇄기 등의 수명을 연장시킬 수 있다.

또, 본 발명은, 가연성 폐기물의 연료화 방법으로서, 플라스틱류, 스폰지류, 섬유류, 고무류 및 목질류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 주성분으로 하는 가연성 폐기물을 1차 파쇄기에 의해 조쇄하는 공정과, 이 조쇄물에 포함되는 이물을 제거하는 공정과, 상기 이물을 제거한 조쇄물을 2차 파쇄기에 의해 파쇄하는 공정과, 이 파쇄물을 버너에 취입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 버너에 취입하기 전에 가연성 폐기물에 포함되는 이물을 제거하기 때문에, 연료 사용시의 발열량의 변동을 억제하고, 안정 운전을 유지하면서 가연성 폐기물을 효율적으로 처리하는 것이 가능하게 된다.

상기 가연성 폐기물의 연료화 방법에 있어서, 상기 가연성 폐기물을 상기 1차 파쇄기에 의해 장축 직경 평균 200mm 이하로 조쇄하고, 이 조쇄물에 포함되는 이물을 상기 이물 제거 장치에 의해 제거하고, 이 이물을 제거한 조쇄물을 상기 2차 파쇄기에 의해 장축 직경 평균 15mm 이하로 파쇄하고, 이 파쇄물을 상기 버너에 취입할 수 있다.

또, 상기 조쇄물의 수분을 5질량% 이하로 한 다음, 상기 2차 파쇄기의 동력이 일정하게 되도록 이 조쇄물을 이 파쇄기에 공급할 수 있다. 이것에 의해, 2차 파쇄기의 폐색을 방지하면서, 안정적으로 파쇄물을 버너에 취입할 수 있다.

또한, 상기 파쇄물을 파쇄후 즉시 상기 버너에 취입할 수 있다. 이것에 의해, 파쇄물을 저장하기 위한 대용량의 저장 수단이 불필요하게 되어, 설비 비용을 저감하는 것이 가능하게 된다.

상기 가연성 폐기물의 연료화 방법에 있어서, 상기 파쇄물을 다른 연료와 함께 상기 버너에 취입하고, 이 다른 연료의 취입량을 증감시켜, 이 버너로부터 공급되는 이 파쇄물 및 다른 연료의 연소에 의해 발생하는 열량을 조정할 수 있다. 이것에 의해, 필요한 열량을 확보하면서, 가연성 폐기물을 최대한으로 이용하는 것이 가능하게 된다.

상기 가연성 폐기물의 연료화 방법에 있어서, 상기 이물을 제거한 조쇄물을 저장 수단에 일시적으로 저장하고, 이 저장 수단으로부터 필요량의 조쇄물을 빼내어 상기 2차 파쇄기에 공급하는 공정을 추가로 포함하고, 상기 저장 수단에서의 조쇄물의 저장량에 따라서 상기 1차 파쇄기로의 가연성 폐기물의 공급량을 제어할 수 있다. 이것에 의하면, 저장 수단에 있어서의 조쇄물의 저장량을 유지하여, 2차 파쇄기에 조쇄물을 안정적으로 공급할 수 있다.

상기 가연성 폐기물의 연료화 방법에 있어서, 상기 이물을 제거한 조쇄물을 저장 수단에 일시적으로 저장하고, 이 저장 수단으로부터 필요량의 조쇄물을 빼내어 상기 2차 파쇄기에 공급하는 공정을 추가로 포함하고, 상기 저장 수단에서의 조쇄물의 저장량에 따라서 상기 1차 파쇄기의 운전 속도를 제어할 수 있다. 이것에 의하면, 1차 파쇄기에서의 파쇄 처리 속도를 조정하여, 조쇄물의 생성량이 과다하게 되지 않도록 제한할 수 있다.

상기 가연성 폐기물의 연료화 방법에 있어서, 상기 2차 파쇄기의 부하 전류에 따라서 이 2차 파쇄기로의 조쇄물의 공급량을 제어할 수 있고, 이것에 의해, 2차 파쇄기의 과부하를 방지하는 것이 가능하게 된다.

상기 가연성 폐기물의 연료화 방법에 있어서, 상기 저장 수단으로부터 조쇄물을 빼내는 양에 따라서, 상기 2차 파쇄기에서 생성된 파쇄물을 상기 버너에 유인하는 풍량을 제어할 수 있고, 이것에 의하면, 버너에 파쇄물을 공급할 때에 공기비가 격하게 변동하는 것을 방지하거나, 풍량을 유인하는 장치의 소비 전력을 저감하는 것이 가능하게 된다.

상기 가연성 폐기물의 연료화 방법에 있어서, 상기 2차 파쇄기에 의해 생성되는 파쇄물의 부피밀도를 0.03kg/L 이상 0.20kg/L 이하, 바람직하게는 0.06kg/L 이상 0.10kg/L로 할 수 있다. 또, 상기 2차 파쇄기에 의해 생성되는 파쇄물의 장축 직경의 평균값을 3mm 이상 15mm 이하, 바람직하게는 5mm 이상 10mm 이하이며, 최대값을 25mm 이하로 할 수 있다. 이 경우, 파쇄물의 버너용 연료로서의 사용시에 있어서, 착화하기 쉽고, 단시간에 완전히 타게 되어, 적합하게 연료로서 이용하는 것이 가능하게 된다.

또, 상기 가연성 폐기물의 연료화 방법에 있어서, 상기 파쇄물을, 상기 버너에 0.4Nm³/kg 이상 3.0Nm³/kg 이하의 단위질량당 공기량으로 취입할 수 있다. 이것에 의해, 파쇄물을 주연료와 마찬가지로 사용할 수 있어, 화석 연료의 사용량을 효율적으로 저감할 수 있다.

또한, 상기 가연성 폐기물의 연료화 방법에 있어서, 상기 제거한 이물을 롤 압축하고, 무기물을 파쇄함과 아울러, 박편화한 금속을 과전류 분리 장치로 회수할 수 있다. 회수한 금속 박편을 자원으로서 회수하고, 무기물을 별도 처리함으로써, 연료로서 이용할 수 없었던 폐기물을 효율적으로 처리할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 시스템 전체의 설비·운전 비용을 저감하고, 안정 운전을 유지하면서, 가연성 폐기물을 효율적으로 연료화하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 연료화 장치의 일 실시형태를 나타내는 전체구성도이다.
도 2는 도 1의 연료화 장치의 1차 파쇄기를 나타내는 개략도이며, (a)는 단면도, (b)은 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 연료화 장치의 이물 제거 장치를 나타내는 개략구성도이다.
도 4는 도 1의 연료화 장치의 2차 파쇄기를 나타내는 개략단면도이다.
도 5는 종래의 이물 제거 장치의 일례를 나타내는 개략구성도이다.

다음에, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 도 1에 있어서, 실선은 가연성 폐기물의 흐름을 나타내고, 파선은 제어 신호 등의 전기 신호의 흐름을 나타낸다.

도 1은, 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 연료화 장치의 일 실시형태를 나타내며, 이 연료화 장치(1)는 가연성 폐기물(W)을 받아들이는 호퍼(2)와, 호퍼(2)로부터 공급되는 가연성 폐기물(W)에 포함되는 모래, 돌, 유리 등의 이물(F)을 제거하는 트롬멜(3)과, 이물이 제거된 가연성 폐기물(W1)을 조쇄하는 1차 파쇄기(4)와, 1차 파쇄후의 조쇄물(W2)로부터 이물을 제거하는 진동 컨베이어(5) 및 자력선광기(6)로 이루어지는 이물 제거 장치(7)와, 이물이 제거된 조쇄물(W3)을 일시적으로 저장하는 중간 탱크(8)와, 중간 탱크(8)로부터의 조쇄물(W3)을 파쇄하는 2차 파쇄기(9)와, 2차 파쇄된 파쇄물(W4)을 킬른 버너(10)에 취입하는 제1 팬(11)과, 주연료로서의 미분탄(C)을 킬른 버너(10)에 취입하는 제2 팬(12)을 구비한다.

또, 각종 제어 수단으로서, 1차 파쇄기(4)의 부하에 따라서 호퍼(2)로부터의 가연성 폐기물(W)의 배출량을 제어하는 파쇄기 부하 제어 수단(13)과, 중간 탱크(8)의 탱크 레벨에 따라서 1차 파쇄기(4) 및 2차 파쇄기(9)의 운전/정지를 제어하는 파쇄 제어 수단(14)과, 2차 파쇄기(9)의 부하에 따라서 중간 탱크(8)로부터의 조쇄물(W3)의 배출량을 제어하는 공급/과부하 방지 제어 수단(15)과, 중간 탱크(8)로부터의 조쇄물(W3)의 배출량에 따라서 제1 팬(11)의 풍량을 제어하는 풍량 비례 제어 수단(16)을 구비한다.

호퍼(2)는 반입된 가연성 폐기물(W)을 받아들여, 공급량을 조정하면서 후단의 장치에 공급하기 위해서 구비된다. 여기서, 가연성 폐기물(W)은 건설계 폐기물, 백색가전의 보온재, 폐자동차 슈레더 더스트 등의 플라스틱류, 스폰지류, 섬유류, 고무류 및 목질류 등의 가연물을 함유하는 폐기물을 말한다.

또한, 건설계 폐기물은 건물의 건설에 수반되는 폐기물, 건물의 리폼 등에 수반되는 폐기물, 건물의 해체 공사에 수반되는 폐기물을 말하며, 또 백색가전의 보온재는 폐냉장고 등의 처분시에 발생하는 폐우레탄 등을 말한다. 또한, 폐자동차 슈레더 더스트는 ASR이라고 불리며, 폐기된 자동차 엔진 등을 제거한 후의 폐차 잔해물을 공업용 슈레더로 산산조각을 내서 분쇄하여 철 등을 회수한 후, 산업 폐기물로서 폐기되는 플라스틱, 유리, 고무 등의 파편을 말한다.

트롬멜(3)은 가연성 폐기물(W)에 포함되는 대입경(예를 들어, 20mm 이상의 입경)의 모래, 돌, 유리 등의 이물(F)을 제거하여, 2차 파쇄기(9)의 날의 수명을 연장시킴과 아울러, 이물을 포함하지 않는 연소성이 좋은 연료를 얻기 위해서 설치된다.

1차 파쇄기(4)는 트롬멜(3)로 대입경의 이물(F)이 제거된 가연성 폐기물(W1)을 장축 직경 200mm 이하로 조쇄하여, 2차 파쇄기(9)의 날의 수명을 연장시킴과 아울러, 이물을 포함하지 않는 연소성이 좋은 연료를 얻기 위해서 설치된다.

이 1차 파쇄기(4)로는 (주)호라이제의 EH-6090 등의 1축 로터 회전식 파쇄기를 사용하는 것이 바람직하다. 이 1차 파쇄기(4)는 도 2에 나타낸 바와 같이 상하 방향으로 2분할되는 본체(35(35A, 35B))내에, 섕크(33)와 블레이드(34)로 이루어지는 회전날(32)과, 상대향하여 배치된 한 쌍의 고정날(37)과, 회전날(32)의 하방에 위치하는 절반으로 분할된 통형상의 스크린(36) 등으로 이루어진다.

회전날(32)은 모대가 되는 섕크(33)와, 섕크(33)에 볼트로 설치된 블레이드(34)로 구성되고, 감속기(도시하지 않음)를 통하여 본체(35)내에서 회전한다. 블레이드(34)의 날끝은 회전축(38)의 축선방향(화살표 X방향)에 대하여 경사진 헬리컬 커터로 되어 있다. 또, 이 블레이드(34)는 회전축(38)의 축선방향으로 복수단에 걸쳐 배치되고, 인접하는 2개의 단의 회전날(32)에 위상차를 주며, 그 위상차는 60° 이하로 설정된다. 또한, 회전날(32)에 위상차를 주는 것은 조쇄시에 회전날(32)에 부가되는 충격을 완화하여 1차 파쇄기(4)의 과부하를 회피하기 위한 것이다.

회전날(32)에 대응하는 한 쌍의 고정날(37)은 본체(35)의 분할면에, 진퇴 조정이 자유롭게 부착된다. 본체(35)의 하부 배출존에는 조쇄물의 입도를 눈크기 치수로 결정하는 절반으로 분할된 통형상의 스크린(36)이 설치된다.

상기 구성을 가지는 1차 파쇄기(4)를 사용하고, 조쇄시에 회전날(32)의 회전수가 20rpm 이상 60rpm 이하, 스크린(36)의 눈크기가 30mm 이상 200mm 이하, 스크린과 회전날의 간격이 20mm 이상 100mm 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 구성에 의해, 본체(35B)의 상부로부터 투입된 가연성 폐기물(W1)을, 회전날(32)에 의해 끌어들여, 블레이드(34)와 고정날(37)의 날끝 사이에 작용하는 전단력에 의해 조쇄할 수 있다. 이 때, 스크린(36)의 눈크기 이하의 입도에 이른 것은 체눈을 통과하여 하방으로 배출되고, 눈크기 이상의 조쇄물은 회전날(32)에 의해 상부로 들어올려져 반복 조쇄된다.

도 1로 되돌아가, 이물 제거 장치(7)는 1차 파쇄기(4)로 조쇄된 조쇄물(W2)로부터 유리, 구리, 알루미늄 등의 비철계 이물(I)과, 철계 이물(M)을 제거하기 위해서 구비된다. 이 이물 제거 장치(7)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 진동 컨베이어(5)와 자력선광기(6)로 구성되고, 진동 컨베이어(5)의 반송면에 스크린(5a)을 구비하고, 그 상방에 자력선광기(6)가 배치된다. 스크린(5a)의 눈크기는 1mm 이상 50mm 이하로 설정된다. 진동 컨베이어(5)는 자력선광기(6)에 의해 자화되지 않도록, 스테인레스강 등의 재료를 사용하여 제작할 필요가 있다.

또한, 진동 컨베이어(5)의 반송면에는 스크린(5a) 이외에도 다공판, 또는 복수의 슬릿이 설치된 판형상 부재를 배치할 수도 있고, 다공판을 배치했을 때에는 다공판에 설치된 구멍의 직경을 1mm 이상 50mm 이하로 하고, 복수의 슬릿이 설치된 판형상 부재를 배치했을 때에는 각각의 슬릿의 폭을 1mm 이상 50mm 이하로 함으로써 상기 스크린(5a)를 배치한 경우와 대략 동등한 효과를 나타낸다.

도 1로 되돌아가, 중간 탱크(8)는 2차 파쇄기(9)의 전단에 있어서, 1차 파쇄 및 이물 제거를 행한 조쇄물(W3)을 일시적으로 저장하기 위해서 구비된다. 이 중간 탱크(8)에는 중간 탱크(8)로부터 조쇄물(W3)을 빼내는 양을 조정하기 위한 오토 피더 등의 계량기(17)가 부착설치된다.

2차 파쇄기(9)는 중간 탱크(8)로부터 공급되는 조쇄물(W3)을 장축 직경 평균 15mm 이하로 파쇄하여 연료를 제조하기 위해서 구비되며, (주)호라이제, A-561 J형 등의 1축 고속 전단식 분쇄기 등을 사용할 수 있다. 이 2차 파쇄기(9)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 본체(41)내에, 섕크(43)와 블레이드(44)로 이루어지는 회전날(42)과, 한 쌍의 고정날(47)과, 회전날(42)의 하방에 위치하는 절반으로 분할된 통형상의 스크린(46) 등으로 이루어진다.

상기 회전날(42)은 소블록으로 분할된 오픈 커터이며, 강인함과 아울러, 높은 냉각 효과(발열 방지 효과)를 구비하고 있다.

이 2차 파쇄기(9)에 있어서, 본체(41)의 상부로부터 투입된 조쇄물은 회전날(42)의 블레이드(44)와 고정날(47) 사이에 작용하는 전단력에 의해 파쇄된다. 이 때, 스크린(46)의 눈크기 이하의 입도에 이른 것은 하부로 배출되고, 눈크기 이상의 파쇄물은 회전날(42)에 의해 들어올려져 반복 파쇄된다.

다음에, 상기 구성을 가지는 연료화 장치(1)를 사용한 본 발명에 따른 가연성 폐기물의 연료화 방법에 대해서, 도 1을 중심으로 참조하면서 설명한다.

받아들인 가연성 폐기물(W)을 호퍼(2)로부터 배출하고, 트롬멜(3)에 투입하여 모래, 돌, 유리 등의 이물을 제거한다. 다음에, 이물이 제거된 가연성 폐기물(W1)을 1차 파쇄기(4)에 투입하고, 장축 직경 평균 200mm 이하로 조쇄한다.

상기한 경우, 파쇄기 부하 제어 수단(13)에 의해, 1차 파쇄기(4)의 부하가 일정하게 되도록 호퍼(2)로부터의 가연성 폐기물(W)의 공급량을 제어하거나, 1차 파쇄기(4)의 운전 속도를 제어하여 파쇄 처리 속도를 조정하여, 조쇄물(W2)의 생성량을 조정한다. 또한, 상기 서술한 바와 같이 1차 파쇄기(4)가 회전날(32)을 구비하는 타입의 것인 경우에는 회전날(32)의 회전수를 제어함으로써 운전 속도를 제어할 수 있다.

또, 파쇄 제어 수단(14)에 의해, 중간 탱크(8)의 탱크 레벨에 의한 1차, 2차 파쇄기(4, 9)의 운전 제어를 행한다. 구체적으로는, 레벨(H)에서 1차 파쇄기(4)를 정지하고, 레벨(L)과 레벨(H) 사이의 중간 레벨에서는, 1차, 2차 파쇄기(4, 9)의 운전 속도를 제어하고, 레벨(L)에서 2차 파쇄기(9)를 정지한다. 2차 파쇄기(9)의 운전 속도에 대해서도, 회전날(42)의 회전수를 변화시킴으로써 제어할 수 있다. 이것에 의해, 조쇄물(W3)의 생성량이 과다하게 되거나, 조쇄물(W3)의 공급량이 과소하게 되지 않도록 제어할 수 있다.

이물 제거 장치(7)에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 조쇄물(W2)이 진동 컨베이어(5)로 운반될 때에, 스크린(5a)의 체눈(1mm 이상 50mm 이하)으로부터 모래, 돌, 유리, 구리, 알루미늄 등의 비철계 이물(I)이 낙하하여 제거되고, 진동 컨베이어(5)상에 남은 조쇄물(W2)로부터는 자력선광기(6)에 의해 철계 이물(M)이 제거된다. 이물이 제거된 조쇄물(W3)은 중간 탱크(8)로 반송되고, 중간 탱크(8)에서 일시적으로 저장된다. 또한, 조쇄물(W2)로부터 제거한 이물은 회수해서 별도 자원으로서 재이용한다.

이 이물 제거 장치(7)는 진동 컨베이어(5)의 반송면에 스크린(5a)을 구비하고 있기 때문에, 1개의 처리 공정에서 조쇄물(W2)로부터 철계·비철계 이물(M+I)의 양쪽을 동시에 제거할 수 있어, 더욱 설치 스페이스나 설비 비용, 운전 비용도 저감할 수도 있다. 또, 2차 파쇄기(9)에 의한 조쇄물(W3)의 파쇄전에 금속 부스러기나 모래, 돌을 제거함으로써, 2차 파쇄기(9)의 블레이드(44) 및 고정날(47)의 이빠짐, 마모 스피드를 저감시켜, 블레이드(44) 및 고정날(47)의 수명을 2배 내지 3배로 연장시킬 수 있게 된다.

한편, 조쇄물(W2)로부터 제거된 비철계 이물(I)은 롤 압축기(도시하지 않음)에 공급하여 롤 압축해도 된다. 이 때, 모래, 돌, 유리 등의 무기물은 파쇄되고, 구리, 알루미늄 등의 금속은 박편화된다. 롤 압축된 이물을 과전류 분리 장치(도시하지 않음)에 공급해도 되며, 구리, 알루미늄 등의 금속은 자원으로서 회수하고, 모래, 돌, 유리 등의 무기물을 분리하여 별도 처리할 수 있다.

또, 이물 제거 장치(7)의 하류에는 비중차선별기(도시하지 않음)를 구비해도 된다. 이것에 의해, 조쇄물(W2)로부터 다이옥신류 등의 발생시에 촉매작용을 하는 구리의 금속편 등을 제거하여, 유해 물질 발생의 억제나, 불완전 연소를 방지하는 것이 가능하게 된다.

도 1로 되돌아가, 계량기(17)를 통하여 중간 탱크(8)내의 조쇄물(W3)을 빼내고, 2차 파쇄기(9)에 공급하여 장축 직경 평균 15mm 이하로 파쇄한다. 이것에 의해, 조쇄물(W3)을 섬유형상물(면형상물)의 상태로 하여, 연료로서 사용하기 쉬운(연소하기 쉬운) 성상으로 한다.

또, 2차 파쇄기(9)에 의한 조쇄물(W3)의 파쇄시에는 조쇄물(W3)의 수분을 5질량% 이하로 한 다음, 2차 파쇄기(9)의 동력이 일정하게 되도록 조쇄물(W3)을 2차 파쇄기(9)에 공급하는 것이 바람직하다. 수분을 5질량% 이하로 함으로써, 2차 파쇄기(9)의 폐색을 방지하면서 안정적으로 조쇄물(W3)을 파쇄할 수 있다. 또한, 2차 파쇄기(9)의 회전날(42)의 회전수가 적을수록, 회전날(42) 및 고정날(47)의 수명이 길어지지만, 파쇄에 장시간을 필요로 한다. 또, 스크린(46)의 눈크기는 받아들인 가연성 폐기물(W)의 성상, 원하는 연료의 성상에 따라서 적당히 변경한다.

이와 같이 하여 생성된 파쇄물(W4)은 플라스틱, 고무, 섬유형상물, 스폰지형상물, 유리, 금속 등의 파쇄물로서, 섬유형상물을 50질량% 이상 함유하고, 부피밀도가 0.03kg/L 이상 0.20kg/L 이하이며, 장축 직경의 평균값이 3mm 이상 15mm 이하(바람직하게는 5mm 이상 10mm 이하), 가장 장축 직경이 큰 것이라도 25mm 이하가 된다. 이와 같은 상태로 함으로써, 파쇄물(W4)을 버너용 연료로서 사용하는 경우에 착화하기 쉽고, 단시간에 완전히 타게 된다.

또한, 섬유형상물은 상기 섬유류만을 가리키는 의미가 아니라, 상기 플라스틱류, 스폰지류, 섬유류, 고무류 및 목질류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 파쇄함으로써, 미세한 실형상물의 집합체가 된 것을 말한다. 이 섬유형상물의 애스펙트비를 3 이상으로 하는 것이 바람직하고, 10 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 부피밀도가 0.20kg/L을 넘는 경우에는 착지 연소의 원인이 되고, 0.03kg/L 미만인 경우에는 반송 등의 면에서 비효율적이 되기 때문에 바람직하지 않다. 또, 장축 직경의 평균값이 15mm를 넘는 경우에는 연료가 서로 얽혀서 단괴형상이 되어 착지 연소의 원인이 되며, 3mm 미만인 경우에는 파쇄에 필요한 동력이 과대하게 되어 바람직하지 않다.

다음에, 2차 파쇄기(9)에서 생성된 파쇄물(W4)을 제1 팬(11)에 의해 끌어들여, 제2 팬(12)을 통하여 공급되는 미분탄(C)과 함께, 킬른 버너(10)에 취입하여 버너용 연료로서 사용한다. 킬른 버너(10)의 취입에 있어서는 원칙적으로 2차 파쇄기(9)에서 생성되는 파쇄물(W4)의 전체량을 킬른 버너(10)에 취입하고, 필요한 열량의 조정은 미분탄(C)의 취입량의 증감에 의해 행한다. 이것에 의해, 가능한 한 많은 파쇄물(W4)을 사용하여, 반입된 가연성 폐기물(W)을 효율적으로 처리할 수 있다.

또, 공급/과부하 방지 제어 수단(15)에 있어서, 2차 파쇄기(9)의 부하 전류를 검출하고, 계량기(17)에서의 조쇄물(W3)의 빼내는 양을 조정한다. 구체적으로는, 2차 파쇄기(9)의 부하 전류가 높아짐에 따라서, 2차 파쇄기(9)로의 조쇄물(W3)의 공급량을 저감하도록 제어하여, 2차 파쇄기(9)의 과부하를 방지한다. 즉, 조쇄물(W3)이 수분을 보유하는 경우에는 분쇄 과정에서 2차 파쇄기(9)내에서 막히기 쉬워지기 때문에, 그것을 신속하게 알아차려 조쇄물(W3)의 투입량을 조정하여, 2차 파쇄기(9)의 보호를 도모한다. 또, 2차 파쇄기(9)로의 조쇄물(W3)의 공급량을 제어함으로써, 킬른 버너(10)로의 파쇄물(W4)의 연속 공급이 끊어지지 않도록 한다.

이것과 병행하여, 풍량 비례 제어 수단(16)에 있어서, 계량기(17)에서의 조쇄물(W3)의 빼내는 양에 따라서, 제1 팬(11)의 풍량을 조정한다. 이것에 의해, 2차 파쇄기(9)에서의 파쇄물(W4)의 생성량과, 제1 팬(11)에서의 파쇄물(W4)을 끌어들이는 양을 조정시켜, 파쇄물(W4)의 송풍시에 공기비가 격하게 변동하는 것을 방지하거나, 제1 팬(11)의 소비 전력을 저감할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 2차 파쇄로부터 버너 취입까지를 일체화시키기 때문에, 2차 파쇄후의 파쇄물(W4)을 저장하기 위한 대용량의 탱크가 불필요하게 되어, 설비비를 저감하는 것이 가능하게 된다. 특히, 조쇄물(W3)이나 파쇄물(W4)의 흐름을 각종 제어 수단(13~16)으로 제어하기 때문에, 2차 파쇄까지의 공정을 안정적이고 연속적으로 진행시키면서, 중간 탱크(8)의 용량에 맞추어 조쇄물(W3)의 유통량을 제한할 수 있다. 이것에 의해, 중간 탱크(8)에 다대한 여유 용량이 불필요하게 되어, 소형의 탱크를 사용할 수 있게 되기 때문에, 설비비를 대폭 삭감할 수 있다. 또, 버너 취입전의 처리로 확실하게 이물 제거한 파쇄물(W4)을 최대량으로 안정적으로 취입할 수 있기 때문에, 연료 사용시의 발열량의 변동을 억제하면서, 효율적으로 가연성 폐기물(W)을 처리하는 것이 가능하게 된다. 또한, 파쇄물(W4)을 즉시 연료로서 공급하지 않는 경우는, 종래와 같이 저장하기 위한 탱크를 구비해도 된다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 파쇄기 부하 제어 수단(13)에 의한 호퍼(2)로부터의 가연성 폐기물(W)의 공급량의 제어와, 파쇄 제어 수단(14)에 의한 1차 파쇄기(4)의 운전/정지 상태의 제어의 양쪽을 행하고 있지만, 이들 중 한쪽만을 행하도록 해도 된다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 1차 파쇄기(4)의 전단에서 이물을 제거하는 수단으로서, 트롬멜(3)을 사용하지만, 예를 들어, 로터리 스크린 등의 다른 이물 제거 장치를 사용할 수도 있다. 또, 1차 파쇄기(4)의 후단에서 이물을 제거하는 자력선광기(6), 진동 컨베이어(5) 등에 있어서도 마찬가지이며, 이들에 한정되는 것이 아니라, 다른 제거 장치를 사용할 수도 있다.

또, 본 발명에 따른 연료화 방법으로 제조된 연료인 파쇄물(W4)은 시멘트 킬른 이외에도 각종의 연소로 등에서 버너로부터 노내에 취입하여 연료로서 사용할 수 있다.

다음에, 상기 파쇄물(W4)을 킬른 버너(10)에서 연소시킨 경우의 연소성에 관한 시험예에 대해서 설명한다.

표 1에 이 시험에 사용한 파쇄물과, 비교예로서 사용한 미분탄의 성상을 나타낸다. 표 2는 이들을 킬른 버너(10)에서 연소시킨 경우의 시험 결과를 나타낸다. 또한, 시험은 2회 행했다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 파쇄물은 미분탄의 약90%로 높은 열량을 가지는 것을 알 수 있다. 그리고, 이 파쇄물을 미분탄과 함께 킬른 버너(10)에 취입하여 연소시키면, 표 2에 나타내는 바와 같이, 연소기여율이 92~93%로, 연료로서 효율적으로 기능하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 연소기여율의 산출식은 이하와 같다.

연소기여율(%)=미분탄 열량원단위 감량/파쇄물 열량원단위 증량

=((3)-(4))×100/((2)-(1))

또한, 상기 실시예 1, 2에 있어서, 파쇄물을 제1 팬(11)(도 1 참조)에 의해 킬른 버너(10)에 취입하는 공기량이 과잉하게 되어 열량 손실을 일으킬 염려가 있고, 그러한 상태라도 상기 고기여율이 달성되었으므로, 상기 공기량을 적절하게 조정함으로써, 더욱 기여율을 높이는 것도 가능하다고 생각된다.

1…가연성 폐기물의 연료화 장치
2…호퍼
3…트롬멜
4…1차 파쇄기
5…진동 컨베이어
5a…스크린
6…자력선광기
7…이물 제거 장치
8…중간 탱크
9…2차 파쇄기
10…킬른 버너
11…제1 팬
12…제2 팬
13…파쇄기 부하 제어 수단
14…파쇄 제어 수단
15…공급/과부하 방지 제어 수단
16…풍량 비례 제어 수단
17…계량기
32…회전날
33…섕크
34…블레이드
35(35A, 35B)…본체
36…스크린
37…고정날
38…회전축
41…본체
42…회전날
43…섕크
44…블레이드
46…스크린
47…고정날
C…미분탄
F…이물
I…비철계 이물
M…철계 이물
W, W1…가연성 폐기물
W2, W3…조쇄물
W4…파쇄물

Claims (22)

1. 플라스틱류, 스폰지류, 섬유류, 고무류 및 목질류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 주성분으로 하는 가연성 폐기물을 1차 파쇄기에 의해 조쇄하는 공정과,
   이 조쇄물에 포함되는 이물을 제거하는 공정과,
   이 이물을 제거한 조쇄물을 저장 수단에 일시적으로 저장하는 공정과,
   상기 저장 수단에서의 조쇄물의 저장량에 따라 상기 1차 파쇄기로의 가연성 폐기물의 공급량 및 상기 1차 파쇄기의 운전 속도를 제어하는 공정과,
   상기 저장 수단으로부터 이물 제거 후의 조쇄물을 필요량 빼내어 2차 파쇄기에 의해 파쇄하는 공정과,
   상기 조쇄물의 수분을 5질량% 이하로 한 다음, 상기 2차 파쇄기의 동력이 일정하게 되도록 이 조쇄물을 이 파쇄기에 공급하는 공정과,
   상기 2차 파쇄기의 부하 전류에 따라 이 2차 파쇄기로의 조쇄물의 공급량을 제어하는 공정과,
   상기 저장 수단으로부터의 조쇄물의 빼내는 양에 따라 상기 2차 파쇄기에서 생성된 파쇄물을 버너에 유인하는 풍량을 제어하는 공정과,
   상기 파쇄물을 상기 버너에 취입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물의 연료화 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 이물을 제거한 조쇄물을 상기 2차 파쇄기에 의해 장축 직경 15mm 이하로 파쇄하고,
   이 파쇄물을 상기 버너에 취입하는 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물의 연료화 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 파쇄물을 파쇄후 즉시 상기 버너에 취입하는 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물의 연료화 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 파쇄물을 다른 연료와 함께 상기 버너에 취입하고, 이 다른 연료의 취입량을 증감시켜, 이 버너로부터 공급되는 이 파쇄물 및 다른 연료의 연소에 의해 발생하는 열량을 조정하는 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물의 연료화 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 2차 파쇄기에 의해 생성되는 파쇄물의 부피밀도가 0.03kg/L 이상 0.20kg/L 이하인 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물의 연료화 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 2차 파쇄기에 의해 생성되는 파쇄물의 장축 직경의 평균값이 3mm 이상 15mm 이하인 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물의 연료화 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 파쇄물을 상기 버너에 0.4Nm³/kg 이상 3.0Nm³/kg 이하의 단위질량당 공기량으로 취입하는 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물의 연료화 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제거한 이물을 롤 압축하고, 무기물을 파쇄함과 아울러, 박편화한 금속을 과전류 분리 장치로 회수하는 것을 특징으로 하는 가연성 폐기물의 연료화 방법.
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