KR101667359B1

KR101667359B1 - 폐 수지제품 고형 연료의 제조 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101667359B1
Application number: KR1020150095425A
Authority: KR
Inventors: 이승희; 이정학
Original assignee: 주식회사 브릿지오브날리지
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2016-10-21

Abstract

본 발명은 냉장고의 보온 단열재나 스티로폼 등의 연질의 폐 수지제품을 파쇄하여 만들어진 파쇄물에 폐범퍼 등에서 벗겨낸 페인트 분진과 목재 분말을 아세톤에 용해하여 만들어진 액상 조연제를 혼합하고 압축하여 연소시 높은 열량을 제공할 수 있으며, 폐기물의 재활용도를 극대화시켜 수지제품의 탄소배출량을 대폭 저감할 수 있는 폐 수지제품 고형 연료 및 그 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 고형 연료 제조 방법은, 분쇄된 폐 플라스틱 제품을 그라인딩하여 폐 플라스틱 제품의 표면에서 페인트를 벗겨내어 폐 플라스틱 제품과 페인트 분진을 분리하는 단계; 상기 폐 플라스틱 제품에서 벗겨낸 페인트 분진을 포집하여 분진포집기에 저장하는 단계; 조연제 제조기에서 아세톤 용액에 목재 분말을 혼합하고 가열하여 액상의 조연제를 제조하는 단계; 압축성형기에 연질의 폐 수지제품을 투입하고 파쇄하는 단계; 압축성형기 내에서 파쇄된 파쇄물을 일방향으로 이송하면서 압축함과 동시에 분진포집기 및 조연제 제조기에서 각각 페인트 분진 및 액상 조연제를 압축성형기 내로 공급하여 파쇄물과 함께 혼합하면서 압축하여 고형 연료를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐 수지제품 고형 연료의 제조 장치 및 방법{Refuse Plastic Fuel, And Apparatus And Method for Manufactring the Same}

본 발명은 폐 수지제품 고형 연료(RPF; Refused Plastic Fuel)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉장고의 보온재(EPS) 또는 스티로폼 등 연질의 폐 수지제품을 파쇄하여 만들어진 파쇄물에 폐 범퍼 등에서 벗겨낸 페인트 분진과 액상 조연제를 혼합하고 높은 압축률로 압축하여 만들어진 폐 수지제품 고형 연료 및 그 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 폐종이, 폐목재, 폐합성수지, 폐합성피혁, 폐섬유, 음식물쓰레기 등의 형태로 배출되는 가연성 폐기물은 매년 기하급수적으로 증가되고 있으며, 이를 효과적으로 처리하기 위하여 쓰레기 분리수거 하여 재활용함으로써 자원의 낭비와 자연환경의 오염을 방지하고자 하는 다양한 방법들이 연구, 개발되어지고 있다. 즉, 폐종이, 폐비닐 또는 이물질을 함유되는 폐합성수지 용기 등을 수거하여 재활용할 수 있도록 세척한 후 재가공하여 사용할 경우, 재활용 단가가 수입 단가보다 고가이기 때문에 추가 비용이 더 소요되는 문제점을 갖게 되며, 이로 인해 원자재를 소각하거나 지정된 매립지에 매설하여 폐기 처분함으로써 귀중한 자원을 낭비하게 되는 문제점을 갖는다.

이와 같이 막대한 양으로 배출되는 폐기물을 에너지원으로서 재활용할 수 있는 방법 중, 에너지의 효율적인 이용과 경제적인 측면을 고려할 때 현실적으로 가장 바람직한 방법은 가연성 폐기물을 분쇄한 후, 특정 형상으로 압축 성형하여 고체연료로 재사용하는 폐기물 고형 연료(RDF; refused derived fuel 또는 RPF; refused plastic fuel)로서 이용하는 것이다. 상술한 폐기물 고형 연료는 일반적인 가연성 고체 폐기물 중에서 발열량이 4500ka/kcal인 것으로 폐합성수지, 폐종이, 폐목재 등으로 제조되며, 대체에너지로 이용이 가능하다. 일반적인 소각방법에 비해 제작방법과 저장성이 우수하여 소각 시설의 가동에 따라 발생되는 문제점을 해결할 수 있으며, 많은 설비 비용이 요구되는 액체 또는 기체연료화 기술에 비해 상대적으로 경제성이 높다.

그러나 종래의 폐기물 고형 연료 중 폐플라스틱 고형 연료는 열량이 부족하여 연료 발열량 규격 6,000㎉ 이상에 미달되는 경우도 많아 고형 연료의 환경부 제시 규격을 만족하지 못하는 경우가 있다.

한편 종래의 폐 범퍼나 폐 가전제품 등의 폐 플라스틱을 처리함에 있어서 폐 플라스틱의 표면에 코팅된 페인트를 벗겨낸 후 폐 플라스틱을 재활용하는 기술이 사용되고 있는데, 종래의 폐 플라스틱 처리 장치에서는 처리제를 이용하여 폐 플라스틱에서 페인트를 벗겨내고 있기 때문에 페인트가 용해된 처리제로 인해 다량의 폐수가 발생하는 문제가 있다.

등록특허 제10-1101185호(12011.12.26. 등록) 등록특허 제10-1001987호(12010.12.10. 등록) 등록특허 제10-0998800호(12010.11.30. 등록)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 냉장고의 보온 단열재나 스티로폼 등의 연질의 폐 수지제품을 파쇄하여 만들어진 파쇄물에 폐범퍼 등에서 벗겨낸 페인트 분진과 목재 분말을 아세톤에 용해하여 만들어진 액상 조연제를 혼합하여 연소시 높은 열량을 제공할 수 있으며, 폐기물의 재활용도를 극대화시켜 수지제품의 탄소배출량을 대폭 저감할 수 있는 폐 수지제품 고형 연료 및 그 제조 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐 수지제품 고형 연료는, 연질의 폐 수지제품을 파쇄하여 만들어진 파쇄물과, 폐 플라스틱 제품을 그라인딩하여 폐 플라스틱의 표면에서 벗겨낸 페인트 분진과, 목재 분말을 아세톤에 용해하여 만들어진 액상의 조연제를 혼합 및 압축하여 만들어진 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 폐 수지제품 고형 연료를 제조하기 위한 본 발명의 고형 연료 제조 장치는, 분쇄된 폐 플라스틱 제품을 그라인딩하여 폐 플라스틱 제품의 표면에서 페인트를 벗겨내어 폐 플라스틱 제품과 페인트 분진을 분리하는 페인트 박리기와; 상기 페인트 박리기에서 분리된 페인트 분진을 포집하여 저장하는 분진포집기와; 아세톤 용액에 목재 분말을 혼합하고 가열하여 액상의 조연제를 제조하는 조연제 제조기와; 내부로 투입된 연질의 폐 수지제품을 파쇄하여 파쇄물을 일방향으로 이송하면서 압축하고, 상기 분진포집기 및 조연제 제조기와 연결되어 페인트 분진 및 액상 조연제를 공급받아 상기 일방향으로 이송되면서 압축되는 파쇄물과 혼합하여 고형 연료를 제조하는 압축성형기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 폐 수지제품 고형 연료를 제조하기 위한 본 발명의 고형 연료 제조 방법은, 분쇄된 폐 플라스틱 제품을 그라인딩하여 폐 플라스틱 제품의 표면에서 페인트를 벗겨내어 폐 플라스틱 제품과 페인트 분진을 분리하는 단계; 상기 폐 플라스틱 제품에서 벗겨낸 페인트 분진을 포집하여 분진포집기에 저장하는 단계; 조연제 제조기에서 아세톤 용액에 목재 분말을 혼합하고 가열하여 액상의 조연제를 제조하는 단계; 압축성형기에 연질의 폐 수지제품을 투입하고 파쇄하는 단계; 압축성형기 내에서 파쇄된 파쇄물을 일방향으로 이송하면서 압축함과 동시에 분진포집기 및 조연제 제조기에서 각각 페인트 분진 및 액상 조연제를 압축성형기 내로 공급하여 파쇄물과 함께 혼합하면서 압축하여 고형 연료를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 연질의 폐 수지제품의 파쇄물에 페인트 분진과, 목재 분말을 아세톤에 용해하여 만들어진 액상의 조연제를 함께 혼합함과 동시에 높은 압축률로 압축하여 폐 수지제품 고형 연료를 제조할 수 있다.

이렇게 제조된 본 발명의 폐 수지제품 고형 연료는 페인트 분진 및 액상의 조연제로 인하여 높은 열량을 발생시킨다.

또한 폐 플라스틱에서 건식으로 페인트 분진을 분리하고, 분리된 페인트 분진을 폐 수지제품의 파쇄물에 혼합하여 고형 연료를 제조하는데 사용하게 되므로 폐 수지제품의 탄소배출량을 대폭 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 수지제품 고형 연료 제조 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폐 수지제품 고형 연료 제조 장치를 구성하고 있는 페인트 박리기의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 페인트 박리기의 고정자를 나타낸 저면도이다.
도 4는 도 2의 페인트 박리기의 회전자를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 폐 수지제품 고형 연료 제조 장치를 구성하고 있는 조연제 제조기의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 폐 수지제품 고형 연료 제조 장치를 구성하고 있는 압축성형기의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 수지제품 고형 연료 제조 방법을 설명하는 순서도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 폐 수지제품 고형 연료 및 그 제조 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 폐 수지제품 고형 연료 제조 장치의 전체 구성을 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 고형 연료 제조 장치는, 분쇄된 폐 플라스틱 제품을 그라인딩하여 폐 플라스틱 제품의 표면에서 페인트를 벗겨내어 폐 플라스틱 제품과 페인트 분진을 분리하는 페인트 박리기(100)와, 상기 페인트 박리기(100)에서 분리된 페인트 분진을 포집하여 저장하는 분진포집기(200)와, 아세톤 용액에 목재 분말을 혼합하고 가열하여 액상의 조연제를 제조하는 조연제 제조기(300)와, 내부로 투입된 연질의 폐 수지제품을 파쇄하여 파쇄물을 일방향으로 이송하면서 압축함과 동시에 상기 분진포집기 및 조연제 제조기와 연결되어 페인트 분진 및 액상 조연제를 공급받아 상기 일방향으로 이송되면서 압축되는 파쇄물과 혼합하여 고형 연료를 제조하는 압축성형기(400)를 포함한 구성으로 이루어진다.

상기 페인트 박리기(100)는 폐 범퍼나 폐 가전제품 등의 폐 플라스틱 제품의 페인트를 처리제를 사용하지 않고 건식으로 분리시키고, 박리된 페인트 분진을 분진포집기(200)로 분리하여 이송할 수 있도록 구성된다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 페인트 박리기(100)는 분쇄된 폐 플라스틱 제품이 유입되는 투입구(11)를 구비한 본체(110)와, 하측으로 갈수록 직경이 작아지는 원추형으로 이루어지며 상기 본체(110) 내부에서 상기 투입구(11)의 하측에 설치되어 폐 플라스틱 제품을 하측으로 이송하는 호퍼부(120)와, 상기 호퍼부(120)의 하측에서 본체(110)의 내측에 고정되게 설치되는 원추 형상의 고정자(130)와, 상기 고정자(130)의 내측부에 회전 가능하게 설치되며 외측면이 상기 고정자(130)의 내측면과 일정 거리 이격되게 설치된 회전자(140)와, 상기 회전자(140)의 외측면에 돌출되어 고정자(130)의 내측면과 회전자(140)의 외측면 사이를 통과하는 폐 플라스틱 제품의 표면의 페인트를 박리시키는 블레이드(141)와, 상기 회전자(140)에 회전력을 전달하는 구동유닛과, 상기 회전자(140)의 하측에 설치되어 회전자(140)와 고정자(130) 사이의 하단부에서 낙하하는 폐 플라스틱 제품을 받아서 외부로 배출하는 배출구(161)를 구비한 배출덕트(160)와, 상기 배출덕트(160)의 배출구(161) 하측에 설치되어 배출구(161)를 통해 배출되는 폐기물을 통과시키는 다수의 관통공이 형성되어 있는 다공판(162)과, 상기 다공판(162)의 하측에 연통되게 설치되어 다공판(162)에서 낙하한 폐기물을 외부로 안내하는 배출가이드덕트(163)와, 상기 배출가이드덕트(163)와 연결되어 폐 플라스틱 제품과 함께 배출가이드덕트(163)로 낙하한 페인트 분진을 강제로 흡입하여 상기 분진포집기(200)로 공급하는 흡입수단을 포함한 구성으로 이루어진다.

상기 본체(110)는 대략 원통형으로 이루어져, 내부에 상기 호퍼부(120)와 고정자(130), 회전자(140), 배출유닛 등이 설치된다. 상기 본체(110)의 상부는 개방되게 형성되어 외부의 1차 분쇄기에서 분쇄된 폐기물이 투입되는 투입구(11)를 형성한다.

상기 호퍼부(120)는 상기 본체(110)의 내측 상부에 설치되어 투입구(11)를 통해 투입된 폐기물을 하측으로 유도하는 공급 가이드 수단의 작용을 한다. 상기 호퍼부(120)는 하측으로 갈수록 직경이 작아지는 원추형으로 이루어지며, 그 하단부는 개방되게 형성되어 호퍼부(120)에 의해 하측으로 안내된 폐기물이 상기 고정자(130)와 회전자(140) 사이의 공간으로 공급된다. 상기 호퍼부(120)의 상단부는 본체(110)의 내측면에 고정된다.

상기 호퍼부(120)를 통해 폐기물이 한꺼번에 쏟아지지 않고 일정량씩 원활하게 공급될 수 있도록 하기 위하여 상기 회전자(140)의 상단부에는 원추형의 피더(122)가 설치되어 회전자(140)와 함께 회전한다. 상기 피더(122)는 호퍼부(120)의 면과 소정 거리 이격되어, 투입구(11)를 통해 유입된 폐기물이 상기 피더(122)와 호퍼부(120)의 면 사이의 공간을 통해 일정량씩 하측으로 유도되어 고정자(130)와 회전자(140) 사이로 원활하게 공급될 수 있게 된다.

상기 고정자(130)는 상기 호퍼부(120)의 하단부에 연이어서 설치되는 고정 구조물로서 하측으로 갈수록 직경이 증가하는 원추형으로 이루어지며, 하단부는 본체(110)의 내측면에 고정된다. 상기 고정자(130)는 상기 회전자(140) 및 블레이드(141)와 협응하여 폐기물의 표면에 코팅된 페인트를 박리하는 작용을 하게 된다.

여기서 상기 고정자(130)의 상단부는 상기 호퍼부(120)의 하단부와 서로 연결되게 형성되어 본체(110)의 내측면과 호퍼부(120) 및 고정자(130) 사이에 밀폐된 냉각챔버(150)가 형성되고, 상기 냉각챔버(150)는 외부의 냉각유체공급기와 연결되어 냉각유체를 공급받는다. 미설명 부호 52는 상기 냉각챔버(150)를 외부의 냉각유체공급기와 연결하는 연결포트이다. 상기 냉각챔버(150) 내로 공급되는 냉각유체는 냉각수 또는 액화질소가스(N₂ 가스)일 수 있다.

상기 고정자(130)의 내측면은 평면으로 이루어질 수도 있지만, 폐기물 표면의 페인트 박리 작용을 원활하게 수행할 수 있도록 하기 위하여 도 3에 도시된 것처럼 삼각형의 기어이 형태로 된 요철(131)이 원주방향을 따라 연속적으로 형성된 구조를 가질 수 있다.

상기 회전자(140)는 상기 고정자(130)의 내측에 지면에 대해 수직한 축을 중심으로 회전하도록 설치된다. 상기 회전자(140)는 하측으로 갈수록 직경이 증가하는 원추형으로 이루어지며, 하단부 중심이 구동유닛과 연결되어 구동유닛으로부터 동력을 전달받아 회전한다.

상기 회전자(140)의 외측면은 고정자(130)의 면과 소정 거리 이격되어, 고정자(130)와 내측면과 회전자(140)의 외측면 사이에 폐기물이 이동하는 통로가 형성된다.

상기 회전자(140)의 외측면에는 상기 고정자(130)와 협응하여 폐기물 표면의 페인트를 긁어서 벗겨 내는 복수개(이 실시예에서 4개)의 블레이드(141)가 나선형으로 형성되어 있다.

상기 회전자(140)를 회전시키기 위한 구동유닛은 본체(110)의 외부에 설치되는 모터(미도시)와, 상기 모터와 동력전달벨트 등의 동력전달부재를 통해 연결되어 동력을 전달받으며 그 중심부가 상기 본체(110)의 하부면을 관통하여 상기 회전자(140)의 하부면 중심부와 연결되는 풀리(145)를 포함한다.

상기 회전자(140)와 고정자(130)를 통해 페인트가 벗겨진 폐기물은 회전자(140)의 하측에 구성되는 배출유닛을 통해 외부로 배출된다. 여기서 상기 배출유닛은, 상기 본체(110) 내측에서 상기 회전자(140)의 하측에 설치되어 회전자(140)와 고정자(130)의 하단부에서 낙하하는 폐기물을 받아서 외부로 배출하는 배출구(161)를 구비한 배출덕트(160)와, 상기 배출덕트(160)의 배출구(161) 하측에 설치되어 배출구(161)를 통해 배출되는 폐기물을 통과시키는 다수의 관통공이 형성되어 있는 다공판(162)과, 상기 다공판(162)의 하측에 연통되게 설치되어 다공판(162)에서 낙하한 폐기물을 외부의 이송컨베이어로 안내하는 배출가이드덕트(163)를 포함한 구성으로 이루어진다.

상기 배출덕트(160)의 배출구(161)는 회전자(140)의 하단부 일측 또는 양측에 배치되어 회전자(140)와 고정자(130) 사이를 통과하면서 페인트가 박리된 폐기물을 받아서 아래쪽으로 안내하는 작용을 한다.

상기 다공판(162)은 본체(110)의 하부면에 상기 배출구(161)와 연통되도록 배치되어, 배출구(161)를 통해 낙하한 폐기물이 다공판(162)에 형성된 관통공을 통과하면서 폐기물에 잔류하는 페인트를 거의 완전히 벗겨내는 작용을 한다.

상기 다공판(162)의 하측에는 다공판(162)을 통과한 폐기물을 이송컨베이어(미도시) 쪽으로 안내하는 배출가이드덕트(163)가 설치된다. 이 때, 상기 다공판(162)을 통해 폐기물과 함께 폐기물에서 벗겨진 페인트 분진도 배출가이드덕트(163) 내로 유입된다. 따라서, 벗겨진 페인트 분진이 폐기물과 함께 이송컨베이어로 이송되지 않도록 하기 위하여, 상기 배출가이드덕트(163)는 외부에서 공기와 분진을 강제로 흡입하는 흡입수단과 연결된다.

상기 흡입수단은 모터(165)에 의해 회전하는 팬(fan)(166)으로 구성되어 배출가이드덕트(163) 내의 페인트 분진을 강제로 흡입하여 분진포집기(200)로 배출한다.

이와 같이 구성된 페인트 박리기(100)는 다음과 같이 작동한다.

폐 플라스틱 제품은 외부의 분쇄기에서 분쇄된 후 상기 페인트 박리기(100)에 투입되어 페인트가 박리되는데, 먼저 외부에서 분쇄된 폐 플라스틱 제품은 본체(110) 상부의 투입구(11)를 통해 본체(110) 내로 투입된다.

상기 본체(110) 내로 투입된 폐기물은 호퍼부(120)의 하향 경사진 면을 따라 자중에 의해 낙하하게 되는데, 이 때 호퍼부(120)의 면과 피더(122)의 면 사이의 공간을 따라 일정량씩 낙하하게 된다.

이 때, 상기 회전자(140)는 구동유닛에 의해 일정한 속도로 회전하게 되며, 피더(122) 역시 회전자(140)와 함께 일정한 속도로 회전한다.

상기 호퍼부(120)와 피더(122) 사이를 통과한 폐기물은 호퍼부(120)의 하단부를 통해 고정자(130)와 회전자(140) 사이 공간으로 유입된 후 천천히 하강한다. 이 때 회전자(140)와 고정자(130) 사이를 이동하는 폐기물은 회전자(140)의 상부면에 형성된 블레이드(141)와 고정자(130)의 요철(131) 간의 작용에 의해 페인트가 벗겨지게 된다.

상기 고정자(130)와 회전자(140) 사이를 통과하면서 페인트가 벗겨진 폐기물은 하측의 배출구(161)를 통해 외부로 배출된다. 상기 배출구(161)를 통과한 폐기물은 다공판(162)의 관통공을 통과하여 본체(110) 외부에 설치된 배출가이드덕트(163)로 배출되는데, 상기 폐기물이 다공판(162)의 관통공을 통과하는 과정에서 폐기물의 표면에서 미처 분리되지 못한 페인트 잔류물이 벗겨져 제거된다.

상기 배출가이드덕트(163) 내로 유입된 폐기물과 페인트 분진은 배출가이드덕트(163)와 연결된 이송컨베이어로 이송되는데, 이 때 페인트 분진은 배출가이드덕트(163)와 연결된 흡입수단에 의해 강제로 흡입되어 상기 분진포집기(200)로 보내어진다.

상술한 것과 같이 고정자(130)와 회전자(140) 사이의 공간으로 폐기물을 이동시키면서 회전자(140) 및 블레이드(141)의 회전에 의해 폐기물의 페인트를 박리하는 과정에서 마찰에 의한 열이 발생하게 되므로, 작업 과정에서 적정한 온도를 유지하기 위하여 상기 냉각챔버(150) 내로 냉각수 또는 액화질소가스와 같은 냉각유체가 공급될 수 있다.

도 5는 상기 조연제 제조기(300)의 일 실시예의 구성을 나타낸 것으로, 조연제 제조기(300)는 아세톤 용액(A)이 수용되는 믹싱챔버(311)를 구비한 반응기(310)와, 상기 믹싱챔버(311)를 가열하는 반응기히터(320)와, 상기 믹싱챔버(311) 내에 회전 가능하게 설치되어 믹싱챔버(311) 내의 아세톤 용액과 목재 분말을 교반하는 교반날개(330) 및, 상기 교반날개(330)를 회전시키는 모터(340)를 포함한다.

이와 같이 구성된 조연제 제조기(300)는 믹싱챔버(311) 내에 아세톤 용액(A)과 목재 분말을 혼합하고, 반응기히터(320)를 이용하여 믹싱챔버(311) 내의 온도를 대략 200~400℃ 의 범위로 가열하면서 교반날개(330)로 교반하면서 혼합하여 조연제를 제조한다.

상기 믹싱챔버(311) 내에서 아세톤 용액(A)에 목재 분말을 혼합하여 고온으로 가열하면, 목재 분말의 열화학적 전환 반응에 의해 케톤, 패놀 및 퓨란 화합물로 이루어진 액상 생성물과 타르가 생성되며, 이 액상 생성물과 타르로 이루어진 조연제는 폐 수지제품 파쇄물과 함께 혼합되어 높은 연소열량을 제공한다.

도 6은 상기 압축성형기(400)의 일 실시예의 구성을 나타낸 것으로, 압축성형기(400)는 폐 수지제품이 투입되는 파쇄챔버(410)와, 상기 파쇄챔버(410)에 모터(미도시)에 의해 회전 가능하게 설치되어 파쇄챔버(410) 내로 투입된 폐 수지제품을 커터(420)와, 파쇄챔버(410)에서 파쇄된 폐 수지제품의 파쇄물이 일방향으로 이송되면서 압축되어 고형 연료가 만들어지는 압축챔버(430)와, 상기 파쇄챔버(410) 및 압축챔버(430) 내에 설치되어 폐 수지제품의 파쇄물이 일방향으로 이송하는 이송스크류(450)와, 상기 압축챔버(430)의 외면에 설치되어 압축챔버(430)를 가열하는 압축보조히터(440)와, 상기 압축챔버(430)의 일측면에 상기 분진포집기(200)와 연결되어 페인트 분진을 공급받는 분진유입포트(461)와, 상기 압축챔버(430)의 일측면에 상기 조연제 제조기(300)와 연결되어 액상의 조연제를 공급받는 조연제유입포트(462)를 포함한 구성으로 이루어진다.

상기 파쇄챔버(410)의 상부에는 냉장고의 보온재 또는 스티로폼 등의 연질의 폐 수지제품이 투입되는 투입구가 형성되어 있다.

상기 커터(420)는 상기 파쇄챔버(410) 내에 복수개가 설치되며, 기다란 봉 형상의 샤프트에 날카로운 커터날이 형성된 구조로 되어, 상기 샤프트가 모터(미도시)와 같은 구동장치에 의해 회전 운동하면서 파쇄챔버(410) 내에 투입된 폐 수지제품을 작은 크기로 파쇄한다.

상기 압축챔버(430)는 일단이 상기 파쇄챔버(410)와 연통되며, 타단에 압축된 고형 연료가 배출되는 배출구(431)가 외부와 연통되게 형성되고, 상기 파쇄챔버(410)와 연결된 부분에서부터 배출구(431) 쪽으로 갈수록 직경이 점차적으로 작아지는 테이퍼진 통 형태로 이루어진다.

상기 이송스크류(450)는, 상기 파쇄챔버(410)에서부터 압축챔버(430)의 배출구(431) 인근까지 연장되게 설치되는 회전축(451)과, 상기 회전축(451)의 외면에 나선형으로 감겨지게 형성되어 상기 파쇄챔버(410)에서부터 폐 플라스틱 제품의 파쇄물을 배출구(431) 쪽으로 이송하는 이송날개(452)를 구비한다. 상기 회전축(451)은 일단이 파쇄챔버(410)의 외측으로 돌출되어 파쇄챔버(410) 외측에 구성되는 모터(미도시)로부터 동력을 전달받아 회전한다.

이와 같은 본 발명의 폐 수지제품 고형 연료의 제조 장치를 이용하여 폐 수지제품 고형 연료를 제조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

고형 연료의 제조 공정을 수행하기 전에 폐 범퍼 또는 폐 가전제품을 분쇄장치에서 분쇄하여 페인트 박리기(100)에 투입하면, 분쇄된 폐 플라스틱 제품이 페인트 박리기(100)에서 그라인딩되어 폐 플라스틱 제품의 표면에서 페인트가 벗겨지고, 폐 플라스틱 제품과 페인트 분진이 분리된다. 상기 페인트 박리기(100)에 의해 폐 플라스틱 제품의 분쇄물 표면에서 페인트가 벗겨지는 과정은 전술한 것과 같다.

상기 페인트 박리기(100)에서 벗겨진 페인트 분진은 페인트 박리기(100)의 흡입수단에 의해 분진포집기(200)에 포집되어 저장된다.

한편, 상기 페인트 분진이 만들어지는 공정과는 별도로 조연제 제조기(300)에서는 아세톤 용액(A)에 목재 분말을 혼합하고 가열하여 액상의 조연제를 제조하는 과정이 진행된다.

상기와 같이 분진포집기(200)에 페인트 분진이 포집되어 저장되고, 조연제 제조기(300)에서 액상의 조연제가 제조되면, 상기 압축성형기(400)의 파쇄챔버(410) 내에 냉장고의 보온재 또는 스티로폼 등의 연질의 폐 수지제품을 투입한다. 상기 압축성형기(400)의 파쇄챔버(410)에 투입된 폐 수지제품은 커터(420)의 회전에 의해 파쇄된다.

상기 파쇄챔버(410) 내에서 파쇄된 파쇄물은 이송스크류(450)가 회전함에 따라 이송스크류(450)의 이송날개(452)에 의해 점진적으로 배출구(431) 쪽으로 이송되며, 압축챔버(430)의 직경이 점차적으로 줄어듦에 따라 점차적으로 압축된다. 이 때, 분진포집기(200)의 페인트 분진과 조연제 제조기(300)의 액상 조연제가 압축챔버(430)의 분진유입포트(461) 및 조연제유입포트(462)를 통해 압축챔버(430) 내로 유입되면서 폐 수지제품 파쇄물과 함께 혼합되면서 압축된다.

상기 폐 수지제품 파쇄물과 페인트 분진 및 액상 조연제의 혼합물이 압축챔버(430) 내에서 일방향으로 이송되면서 압축될 때, 압축챔버(430)에 설치된 압축보조히터(440)에 의해 압축챔버(430)가 가열되면서 상기 혼합물의 압축이 더욱 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

상기 압축챔버(430)에서 압축된 혼합물은 압축챔버(430) 끝단의 배출구(431)를 통해 외부로 배출된 후 적정한 길이로 절단되어 고형 연료가 된다.

이와 같이 연질의 폐 수지제품의 파쇄물에 페인트 분진과, 목재 분말을 아세톤에 용해하여 만들어진 액상의 조연제를 함께 혼합함과 동시에 높은 압축률로 압축하여 제조된 본 발명의 폐 수지제품 고형 연료는 대략 8300㎉ 이상의 높은 열량을 발생시키는 것으로 확인되었다.

한편 전술한 실시예에서 페인트 분진을 포집하는 단계와 조연제를 제조하는 단계가 순차적으로 기재되었지만, 페인트 분진 포집 단계와 조연제 제조 단계는 동시에 진행되거나, 역순으로 진행될 수 있으며, 그 순서는 필요에 따라 달라질 수 있다.

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

A : 아세톤 용액 100 : 페인트 박리기
110 : 본체 111 : 투입구
120 : 호퍼부 122 : 피더(feeder)
130 : 고정자 131 : 요철
140 : 회전자 141 : 블레이드
150 : 냉각챔버 152 : 연결포트
160 : 배출덕트 161 : 배출구
162 : 다공판 163 : 배출가이드덕트
165 : 모터 166 : 팬(fan)
200 : 분집포집기 300 : 조연제 제조기
310 : 반응기 311 : 믹싱챔버
320 : 반응기히터 330 : 교반날개
340 : 모터 400 : 압축성형기
410 : 파쇄챔버 420 : 커터
430 : 압축챔버 431 : 배출구
440 : 압축보조히터 450 : 이송스크류
451 : 회전축 452 : 이송날개
461 : 분진유입포트 462 : 조연제유입포트

Claims

연질의 폐 수지제품을 파쇄하여 만들어진 파쇄물과, 폐 플라스틱 제품을 그라인딩하여 폐 플라스틱의 표면에서 벗겨낸 페인트 분진과, 목재 분말을 아세톤에 용해하여 만들어진 액상의 조연제를 혼합 및 압축하여 폐 수지제품 고형 연료를 제조하는 장치로서,
분쇄된 폐 플라스틱 제품을 그라인딩하여 폐 플라스틱 제품의 표면에서 페인트를 벗겨내어 폐 플라스틱 제품과 페인트 분진을 분리하는 페인트 박리기(100)와;
상기 페인트 박리기(100)에서 분리된 페인트 분진을 포집하여 저장하는 분진포집기(200)와;
아세톤 용액에 목재 분말을 혼합하고 가열하여 액상의 조연제를 제조하는 조연제 제조기(300)와;
내부로 투입된 연질의 폐 수지제품을 파쇄하여 파쇄물을 일방향으로 이송하면서 압축하고, 상기 분진포집기 및 조연제 제조기와 연결되어 페인트 분진 및 액상 조연제를 공급받아 상기 일방향으로 이송되면서 압축되는 파쇄물과 혼합하여 고형 연료를 제조하는 압축성형기(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 수지제품 고형 연료의 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 페인트 박리기(100)는,
분쇄된 폐 플라스틱 제품이 유입되는 투입구(11)를 구비한 본체(110)와;
하측으로 갈수록 직경이 작아지는 원추형으로 이루어지며, 상기 본체(110) 내부에서 상기 투입구(11)의 하측에 설치되어 폐 플라스틱 제품을 하측으로 이송하는 호퍼부(120)와;
상기 호퍼부(120)의 하측에서 본체(110)의 내측에 고정되게 설치되며, 내측면에는 기어이 형태로 된 요철이 원주방향을 따라 연속적으로 형성된 원추 형상의 고정자(130)와;
상기 고정자(130)의 내측부에 회전 가능하게 설치되며, 외측면이 상기 고정자(130)의 내측면과 일정 거리 이격되게 설치된 회전자(140)와;
상기 회전자(140)의 외측면에 돌출되어 고정자(130)의 내측면과 회전자(140)의 외측면 사이를 통과하는 폐 플라스틱 제품의 표면의 페인트를 박리시키는 블레이드(141)와;
상기 회전자(140)에 회전력을 전달하는 구동유닛과;
상기 회전자(140)의 상단부에 고정되어 회전자(140)와 함께 회전하며, 상기 호퍼부(120)의 면과 일정 거리 이격되어 폐기물을 하측으로 안내하는 통로를 형성하는 원추형의 피더(122)와;
상기 회전자(140)의 하측에 설치되어 회전자(140)와 고정자(130) 사이의 하단부에서 낙하하는 폐 플라스틱 제품을 받아서 외부로 배출하는 배출구(161)를 구비한 배출덕트(160)와;
상기 배출덕트(160)의 배출구(161) 하측에 설치되어 배출구(161)를 통해 배출되는 폐기물을 통과시키는 다수의 관통공이 형성되어 있는 다공판(162)과;
상기 다공판(162)의 하측에 연통되게 설치되어 다공판(162)에서 낙하한 폐기물을 외부로 안내하는 배출가이드덕트(163)와;
상기 배출가이드덕트(163)와 연결되어 폐 플라스틱 제품과 함께 배출가이드덕트(163)로 낙하한 페인트 분진을 강제로 흡입하여 상기 분진포집기(200)로 공급하는 흡입수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 수지제품 고형 연료의 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 조연제 제조기(300)는,
아세톤 용액이 수용되는 믹싱챔버(311)를 구비한 반응기(310)와;
상기 믹싱챔버(311)를 가열하는 반응기히터(320)와;
상기 믹싱챔버(311) 내에 회전 가능하게 설치되어 믹싱챔버(311) 내의 아세톤 용액과 목재 분말을 교반하는 교반날개(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 수지제품 고형 연료의 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 압축성형기(400)는,
폐 수지제품이 투입되는 파쇄챔버(410)와;
상기 파쇄챔버(410)에 모터에 의해 회전 가능하게 설치되어 파쇄챔버(410) 내로 투입된 폐 수지제품을 커터(420)와;
일단이 상기 파쇄챔버(410)와 연통되며, 타단에 압축된 고형 연료가 배출되는 배출구(431)가 외부와 연통되게 형성되고, 상기 파쇄챔버(410)와 연결된 부분에서부터 배출구(431) 쪽으로 갈수록 직경이 점차적으로 작아지는 테이퍼진 형태를 갖는 압축챔버(430)와;
상기 파쇄챔버(410)에서부터 압축챔버(430)의 배출구(431) 인근까지 연장되게 설치되는 회전축(451)과, 상기 회전축(451)의 외면에 나선형으로 감겨지게 형성되어 상기 파쇄챔버(410)에서부터 폐 플라스틱 제품의 파쇄물을 배출구(431) 쪽으로 이송하는 이송날개(452)를 구비한 이송스크류(450)와;
상기 압축챔버(430)의 외면에 설치되어 압축챔버(430)를 가열하는 압축보조히터(440)와;
상기 압축챔버(430)의 일측면에 상기 분진포집기(200)와 연결되어 페인트 분진을 공급받는 분진유입포트(461)와;
상기 압축챔버(430)의 일측면에 상기 조연제 제조기(300)와 연결되어 액상의 조연제를 공급받는 조연제유입포트(462)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 수지제품 고형 연료의 제조 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 폐 수지제품 고형 연료의 제조 장치를 이용한 폐 수지제품 고형 연료의 제조 방법으로,
분쇄된 폐 플라스틱 제품을 그라인딩하여 폐 플라스틱 제품의 표면에서 페인트를 벗겨내어 폐 플라스틱 제품과 페인트 분진을 분리하는 단계;
상기 폐 플라스틱 제품에서 벗겨낸 페인트 분진을 포집하여 분진포집기에 저장하는 단계;
조연제 제조기에서 아세톤 용액에 목재 분말을 혼합하고 가열하여 액상의 조연제를 제조하는 단계;
압축성형기에 연질의 폐 수지제품을 투입하고 파쇄하는 단계;
압축성형기 내에서 파쇄된 파쇄물을 일방향으로 이송하면서 압축함과 동시에 분진포집기 및 조연제 제조기에서 각각 페인트 분진 및 액상 조연제를 압축성형기 내로 공급하여 파쇄물과 함께 혼합하면서 압축하여 고형 연료를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 수지제품 고형 연료의 제조 방법.
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