KR101810068B1 - 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
연속적인 폐플라스틱 유화 시스템 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템은, 폐플라스틱을 포함하는 원료를 가열하기 위한 가열부, 및 상기 가열부에 의해 가열된 원료로부터 생성되는 기체를 응축하여 1차오일을 생성하는 응축부를 포함하며, 상기 가열부는, 상기 원료를 제1온도구간으로 가열하여 감융시키는 감융장치, 및 상기 감융장치로부터 이송된 감융된 원료를 제2온도구간으로 가열하여 상기 기체를 생성하기 위한 용융장치를 포함하고, 상기 제1온도구간에 비해 상기 제2온도구간의 온도가 더 높은 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐플라스틱을 포함하는 원료를 열분해하여 오일을 생성하는 시스템에서, 상기 원료의 투입부터 오일 생성까지 연속적인 공정을 통해 수행될 수 있도록 하면서, 상기 원료를 서로 다른 온도구간을 가지는 두 가지 이상의 공정을 통해 가열하여 상기 원료가 기화되는 기체(유기가스)를 응축, 오일을 생성할 수 있도록 하여 효율을 향상시킬 수 있는 기술적 사상에 관한 것이다.
폐플라스틱을 재활용하여 사용하거나, 폐플라스틱으로부터 재생 에너지를 생성하기 위한 기술적 사상이 활발히 연구되고 있다.
일반적으로, 폐플라스틱을 열분해하여 화학적으로 재활용하기 위한 종래의 폐플라스틱 유화 시스템은, 고체상태인 폐플라스틱을 분쇄기를 통해 파쇄하고 열을 가하는 가열로와 가스분류조 등으로 구성되어, 분쇄된 폐플라스틱을 용융한 후 열분해하는 방식이 사용되고 있다.
이러한 종래의 방식은 원료(즉, 폐플라스틱)를 가열하여 열분해한 후 생성되는 찌꺼기(슬러지)의 제거를 위해서는 시스템의 가동을 중단하도록 되어 있어 공정의 연속성이 떨어지며, 이에 따라 한 번에 처리할 수 있는 원료(폐플라스틱)의 양이 제한적이어서 오일 생성의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
이러한 연속성의 문제를 해결하기 위해 상기 원료가 가열되는 가열로에서 슬러지가 자동으로 배출될 수 있도록 하는 기술적 사상이 한국등록실용신안(등록번호 20-0387461, "폐 플라스틱 및 폐 비닐 유화시스템의 잔재배출장치", 이하 종래기술이라 함)에 개시되고 있다.
그러나 상기 종래기술은 고체상태의 원료를 용융시키기에 하나의 가열공정만을 사용하여, 미처 용융되지 못한 원료가 남을 수 있는 문제점이 있다. 특히 원료의 양이 많을수록 원료의 용융을 위한 시간과 비용이 증가할 수 있으며, 원료들이 골고루 용융되지 못할 수 있는 위험이 여전히 존재할 수 있다. 이러한 경우, 미처 용융되지 않은 원료가 외부로 배출되게 되면 환경오염의 위험이 존재할 수 있다.
따라서 폐플라스틱의 유화 과정이 중간에 중단되지 않고 연속적으로 이루어질 수 있으면서도, 고체상태로 투입되는 원료(폐플라스틱)을 서로 다른 온도구간을 가지는 2가지 공정을 통해 완전히 용융될 수 있도록 함으로써 오일 생성의 효율은 물론 환경오염까지도 방지할 수 있도록 하는 기술적 사상이 요구된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 폐플라스틱의 유화 과정이 중간에 중단되지 않고 연속적으로 이루어질 수 있으면서도, 고체상태로 투입되는 원료(폐플라스틱)을 서로 다른 온도구간을 가지는 2가지 공정을 통해 완전히 용융될 수 있도록 함으로써 오일 생성의 효율은 물론 환경오염까지도 방지할 수 있도록 하는 기술적 사상을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템은, 폐플라스틱을 포함하는 원료를 가열하기 위한 가열부, 및 상기 가열부에 의해 가열된 원료로부터 생성되는 기체를 응축하여 1차오일을 생성하는 응축부를 포함하며, 상기 가열부는, 상기 원료를 제1온도구간으로 가열하여 감융시키는 감융장치, 및 상기 감융장치로부터 이송된 감융된 원료를 제2온도구간으로 가열하여 상기 기체를 생성하기 위한 용융장치를 포함하고, 상기 제1온도구간에 비해 상기 제2온도구간의 온도가 더 높은 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 감융장치는, 상기 원료가 투입되는 일 단부의 초입구간에서 타 단부로 갈수록 가열 온도가 높아지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 용융장치는, 복수 개의 구간들로 구분되며, 상기 복수 개의 구간들 중 상기 용융장치의 말단부에 위치한 말단구간은, 상기 감융된 원료의 이송방향이 나머지 구간들과 반대방향이 되도록 스크류가 형성되어, 상기 말단구간에 도달한 감융된 원료가 이전 구간으로 되돌아갈 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 용융장치는, 상기 복수 개의 구간들 별로 적어도 두 개의 다른 온도로 가열되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 용융장치는, 상기 복수 개의 구간들 중 상기 감융장치로부터 상기 감융된 원료가 공급되는 초입구간 및 상기 말단구간의 온도가 상기 용융장치의 중간구간의 온도에 비해 상대적으로 낮은 온도를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템은, 연료 분쇄기에 의해 분쇄된 상기 연료로부터 철 성분을 제거하기 위한 마그네틱 드럼, 및 상기 마그네틱 드럼으로부터 이송되는 상기 원료를 건조시키기 위한 건조장치를 포함하는 전처리부를 더 포함하며, 상기 전처리부로부터 이송되는 상기 원료가 상기 가열부로 투입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템은, 상기 응축부에 의해 생성된 상기 1차 오일을 가열한 후 응축하여 오일을 생성하는 정제부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의하면, 폐플라스틱의 유화 과정이 중간에 중단되지 않고 연속적으로 이루어질 수 있으면서도, 고체상태로 투입되는 원료(폐플라스틱)을 서로 다른 온도구간을 가지는 2가지 공정을 통해 완전히 용융될 수 있도록 함으로써 오일 생성의 효율은 물론 환경오염까지도 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 감융장치의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 용융장치의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전처리부의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가열부의 예를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 감융장치의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 용융장치의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전처리부의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가열부의 예를 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템(100)은 전처리부(110), 가열부(120), 응축부(130), 및/또는 정제부(140)를 포함할 수 있다. 본 발명의 기술적 사상에 의하면, 상기 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템(100)은 고체상태의 폐플라스틱이 포함된 원료의 투입부터 최종 오일 생산까지 연속 공정을 통해 이루어질 수 있다.
상기 원료는 상기 전처리부(110)를 통해 분쇄되고, 철 성분의 이물질을 제거한 뒤, 수분이 제거된 상태에서 상기 가열부(120)로 투입될 수 있다. 이를 위한 상기 전처리부(110)의 구성이 도 4에 도시된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전처리부의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전처리부(110)는 고체상태의 상기 원료(폐플라스틱이 포함된 원료)를 분쇄하여, 분쇄된 원료가 마그네틱 드럼(112)으로 이송될 수 있다. 그러면, 상기 마그네틱 드럼(112)에서 플라스틱 성분이 아닌, 철 성분의 이물질이 제거될 수 있다.
이처럼 상기 마그네틱 드럼(112)에서 철 성분의 이물질이 제거된 상기 원료는 건조장치(113)로 이송되어 습기가 제거될 수 있다. 이때, 상기 건조장치(113)는 예를 들어 온풍을 이용하여 상기 원료를 건조시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 연속 공정 중 상기 원료에 공기 접촉을 방지하기 위해, 상기 원료의 이송로에 질소를 채워 산소를 제거할 수도 있다. 상기 원료의 이송과정 중 공기가 접촉되거나 산소의 비율이 높은 경우, 후술할 상기 가열부(120)를 통해 상기 원료가 가열되면 폭발의 위험이 있어, 상기 이송로에서의 공기층(산소)을 제거하는 것이 중요할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 이처럼 상기 전처리부(110)에 의해 분쇄되고 이물질이 제거되며 건조된 상태의 상기 원료가 가열부(120)로 이송될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의하면, 상기 가열부(120)는 서로 다른 온도구간을 가지는 두 번의 공정을 통해 상기 원료를 가열함으로써, 원료의 감융/용융이 원활하고 효율적으로 이루어질 수 있는 효과를 가질 수 있다. 이를 위하여, 도면에 도시된 바와 같이 상기 가열부(120)는 감융장치(121) 및 용융장치(122)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 감융장치(121) 및 상기 용융장치(122)는 각각 서로 다른 온도구간을 가지며 상기 원료를 가열할 수 있는데, 본 발명의 실시 예에 의하면 상기 감융장치(121)의 온도구간에 비해 상기 용융장치(122)의 온도구간이 상대적으로 높은 온도를 가질 수 있다. 상기 감융장치(121) 및 상기 용융장치(122)에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
이하 본 명세서에서 감융이라 함은, 고체상태인 원료가 가열되어 연화되는 상태를 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 감융장치(121)에서 감융된 원료는 고체상태의 원료가 젤 상태로 연화된 상태를 의미할 수 있다.
또한 용융이라 함은 상기 감융된(연화된) 원료를 보다 고온으로 가열하는 공정을 의미할 수 있으며, 상기 감융장치(121)에서 감융된 원료가 상기 용융장치(122)에서 용융되면서 기화될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 감융장치의 개략적인 구성을 나타내며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 용융장치의 개략적인 구성을 나타낸다.
우선 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템(100)의 가열부(120)에 포함되는 상기 감융장치(121)는 전술한 상기 전처리부(110)로부터 이송되어 일 단부에 투입되는 상기 원료가, 상기 감융장치(121) 내부에 구비되는 스크류(10)의 회전에 의해 타 단부로 이송되면서 감융될 수 있다.
이때, 상기 감융장치(121)는 제1온도구간에 따라 내부에서 이송되는 상기 원료를 가열할 수 있다.
상기 제1온도구간은 고체상태의 상기 원료가 감융(즉, 연화)될 수 있을 정도의 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1온도구간은 상기 원료가 감융될 수 있을 정도의 온도를 가지지만, 감융된 원료가 기화되지는 않을 정도의 온도 범위를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 제1온도구간은 약 50℃ 내지 300℃사이의 온도구간을 의미할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1온도구간은 전술한 바와 같이 상기 감융장치(121)로 상기 원료가 투입되는 초입구간으로부터 이송방향을 따라 감융된 원료가 배출되는 말단구간으로 갈수록 높은 온도로 가열될 수 있도록 구현될 수 있다.
상기 제1온도구간은, 예컨대 상기 이송방향을 따라 선형적으로 온도가 상승하도록 구현될 수도 있지만, 본 발명의 실시 예에 의하면 상기 감융장치(121)를 적어도 두 개의 구간으로 구분하고, 구분된 각각의 구간 별로 온도에 차이를 두도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 감융장치(121)를 상기 초입구간과 상기 말단구간의 두 구간으로 구분하는 경우, 상기 초입구간에서의 온도는 상기 말단구간에서의 온도에 비해 상대적으로 낮은 온도를 가질 수 있다.
상기 감융장치(121)를 구분하는 상기 구간이 3구간 이상의 복수의 구간들로 구분되는 경우에도, 상기 초입구간측 일단에서 상기 말단구간의 타단으로 갈수록 높은 온도로 상기 원료를 가열할 수 있도록 구현될 수 있다.
이처럼 상기 감융장치(121)가 이송방향을 따라 구간별로 온도차이를 가지는 것은 보다 효율적인 감융을 위해 필요한 구성일 수 있다. 고체상태의 원료를 급격히 높은 온도로 가열하는 경우, 상기 원료가 감융되기 전에 탄화될 수 있는 문제점이 발생할 수 있는데, 본 발명과 같이 상기 감융장치(121)에서 상기 초입구간으로부터 상기 말단구간으로 갈수록 높은 온도로 상기 원료를 가열함으로써 이러한 문제점을 해소할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제1온도구간은 전술한 바와 같이 최저온도 구간이 약 50℃에서, 최고온도 구간이 약 300℃에 이르는 온도범위로 구현될 수 있다. 예컨대, 상기 초입구간에서는 약 100℃의 온도로 상기 원료를 가열하고, 상기 말단구간에서는 약 260℃의 온도로 상기 원료를 가열하여 상기 원료가 상기 감융장치(121) 내에서 이송방향을 따라 이송되면서 점차적으로 감융될 수 있도록 구현될 수 있다.
구현 예에 따라, 상기 감융장치(121)의 말단구간(또는 적어도 중간구간 이후의 구간)에서, 상기 원료가 감융되면서 발생할 수 있는 기체가 배출될 수 있도록 기체 배출구(미도시)가 구비될 수 있다. 이처럼 상기 감융장치(121)에서 배출되는 기체는 후술할 응축부(130)로 이송되어 응축되면서 오일이 생산될 수도 있고, 또는 상기 감융장치(121)로부터 배출된 기체가 폐가스를 연소시켜 에너지를 생산하는 소정의 에너지 생산 시스템(미도시)으로 이송될 수도 있다.
한편 도 3을 참조하면, 상기 감융장치(121)로부터 감융된 원료가 이송되어 상기 용융장치(122)로 투입될 수 있다.
상기 용융장치(122)는 상기 감융장치(121)의 상기 제1온도구간에 비해 높은 온도를 가지는, 제2온도구간으로 상기 감융장치(121)에 의해 감융되어 투입된 원료를 가열할 수 있다.
이하, 본 명세서에서 상기 제2온도구간이 상기 제1온도구간에 비해 높은 온도를 가진다고 함은, 상기 제1온도구간 전체의 평균 온도에 비해 상기 제2온도구간 전체의 평균온도가 상대적으로 높은 것을 의미할 수 있다. 다만, 상기 제2온도구간의 전체 구간이 상기 제1온도구간 중 최고온도구간에 비해 반드시 항상 높은 온도를 가지는 것을 의미하는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 제2온도구간 전체의 평균 온도는 상기 제1온도구간 전체의 평균 온도에 비해 높을 수 있으나, 상기 제2온도구간 중 일부 구간에서는 상기 제1온도구간 중 일부 구간의 온도와 동일 또는 유사한 온도를 가질 수도 있고, 구현 예에 따라서는 상기 제2온도구간 중 일부 구간의 온도가 상기 제1온도구간의 일부 구간에 비해 낮은 온도를 가질 수도 있다.
다시 말하면, 상기 제1온도구간 및 상기 제2온도구간은 전체적인 평균온도에서 상기 제2온도구간이 상기 제1온도구간에 비해 상대적으로 높은 온도일 수 있으나, 각 온도구간의 일부분은 서로 중첩되는 온도로 가열될 수 있다.
상기 제2온도구간은 적어도 250℃ 이상의 온도를 가질 수 있으며, 최고온도 구간에서 약 700℃까지 가열될 수 있다. 예컨대, 상기 제2온도구간에서의 최저온도 구간은 약 260℃의 온도를 가질 수 있다. 상기 제2온도구간으로 가열되는 상기 용융장치(122)의 초입부는, 상기 감융장치(121)의 말단부에서 감융되던 원료가 투입되는 부분일 수 있으며, 이에 따라 상기 용융장치(122)의 초입부는 상기 감융장치(121)의 말단부(즉, 제1온도구간의 최고온도 구간)와 동일 또는 유사하거나, 낮은 온도로 가열될 수 있다.
상기 용융장치(122)는 이처럼 상기 제1온도구간에 비해 상대적으로 고온인 상기 제2온도구간으로 상기 감융장치(121)에서 감융되어 투입된 원료를 가열함으로써, 상기 원료를 기화시켜 기체를 생성할 수 있다.
기화된 원료는 기체상태로 상기 응축부(130)로 배출되며, 상기 응축부(130)에서 응축되면서 액화되어 오일이 생성될 수 있다.
전술한 바와 같이 상기 용융장치(122)는 상기 감융장치(121)에 비해 상대적으로 높은 제2온도구간을 가짐으로써, 상기 원료가 상기 감융장치(121) 내부에 비해 보다 용융되어 더 연화된 상태일 수 있음은 물론, 상기 원료가 기체로 기화되어 유기가스가 생성될 수 있다.
이렇게 상기 용융장치(122) 내부에서 용융된 원료는 상기 용융장치(122) 내부에 구비되는 스크류(20)에 의해 이송방향으로 이송되면서 가열, 기화될 수 있다. 이때 상기 원료의 양이나 이송속도에 따라 상기 용융장치(122)의 초입구간으로부터 상기 용융장치(122)의 말단구간까지 상기 원료가 이송되면서 미처 기화되지 못하거나 용융되지 못한 원료가 남을 수 있다.
따라서 본 발명은 상기 용융장치(122) 내부에서 용융되는 원료가 일정 구간에서 왕복하면서 재차 가열될 수 있도록 함으로써, 원료가 미처 기화되지 못하거나 용융되지 못하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 용융장치(122) 역시 전술한 상기 감융장치(121)와 마찬가지로 복수의 구간들로 구분될 수 있다.
이때 상기 용융장치(122) 내부에 구비되어 상기 원료를 이송시키는 상기 스크류(20)의 일 단부 예컨대, 상기 용융장치(122)의 말단구간에는, 상기 스크류(20)의 방향이 나머지 구간에 대해 반대방향으로 형성되어, 상기 스크류(20)가 일정 방향으로 회전하는 경우 이송방향이 서로 반대방향이 되도록 구현될 수 있다.
예를 들어, 상기 용융장치(122)가 도면에 도시된 바와 같이 3개의 구간(예컨대, 122a, 122b, 및 122c)으로 구분되는 경우, 상기 초입구간(122a) 및 말단구간(122c)에서의 이송방향과 말단구간(122c)에서의 이송방향이 서로 반대방향일 수 있다.
즉, 상기 용융장치(122) 내부에서 이송되는 원료가 상기 말단구간(122c)에 도달하면, 상기 말단구간(122c)에서 이송방향이 반대로 구현되는 스크류(20)에 의해 상기 중간구간(122b)으로 상기 원료가 되돌아갈 수 있다.
이러한 경우, 상기 제2온도구간은 전술한 상기 감융장치(121)에서의 상기 제1온도구간과 같이 말단부의 온도가 가장 높도록 구현되지 않고, 중간구간에서의 온도가 가장 높도록 구현될 수 있다.
예를 들어, 상기 용융장치(122)가 도면에 도시된 바와 같이 3개의 구간(예컨대, 122a, 122b, 및 122c)으로 구분되는 경우, 중간구간(122b)의 온도가 초입구간(122a) 및 말단구간(122c)의 온도에 비해 상대적으로 높은 온도를 가지도록 구현될 수 있다. 예컨대 상기 초입구간(122a) 및 말단구간(122c)의 온도가 약 300℃이고, 상기 중간구간(122b)의 온도는 약 500℃ ~ 600℃의 온도를 가지도록 구현될 수 있다.
도면에는 상기 복수의 구간들이 3개의 구간으로 구현되는 경우가 도시되어 있으나 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 구간들로 구분될 수 있음은 물론이다.
어떠한 경우든 이처럼 구간별로 점차적으로 온도를 다르게 함으로써, 원료에 급격한 고온이 가해지면서 그을음이나 탄화 등의 부작용을 가급적 줄이고 원활하게 용융이 일어나도록 할 수 있다.
또한 상기 용융장치(122)의 경우, 말단구간(122c)에서 중간구간(122b)으로 상기 원료가 되돌아갈 수 있기 때문에 상기 말단구간(122c)이 상기 중간구간(122b)에 비해 상대적으로 낮은 온도를 가지도록 상기 제2온도구간이 결정되는 것이 바람직할 수 있다.
또한 이처럼 상기 말단구간(122c)에서 이송방향이 반대가 되면서, 상기 용융장치(122) 내부에서 연화된(용융된) 상기 원료들이 섞이고 요동침으로 인해 연화된 원료들의 용융의 효율이 높아질 수 있는 효과가 있다.
또한 도면에서는 상기 용융장치(122)에서 상기 원료가 용융되며 기화된 기체가 상기 말단구간(122c)에서 배출되는 경우가 예시되어 있지만, 상기 기체의 배출은 필요에 따라 다른 위치(예컨대, 상기 중간구간(122b)에서 배출될 수도 있고, 복수 개의 위치들 예컨대, 상기 중간구간(122b) 및 상기 말단구간(122c)에서 함께 배출될 수도 있다.
한편 상기 감융장치(121) 및/또는 상기 용융장치(122)에서 각각 감융 및/또는 용융된 채 스크류의 회전에 의해 이송되는 원료들이, 상기 스크류의 중심축이나 상기 회전날개에 붙은 채 굳어버리는 현상이 발생할 수 있다. 예를 들어 상기 감융장치(121) 및/또는 상기 용융장치(122)가 전체적으로 빠짐없이 필요한 온도로 가열되지 못하고, 감융 및/또는 용융에 필요한 온도에 도달하지 못하는 지점이 발생할 가능성이 있으며, 이러한 경우 감융 및/또는 용융되었던 원료가 상기 지점에서 굳어버릴 수 있는 위험이 존재할 수 있다.
이러한 경우 굳어버린 원료가 상기 스크류의 회전을 방해하거나, 또는 이송통로 자체를 막아버릴 수 있어 원료의 원활한 이송에 큰 장애물이될 수 있다. 이렇게 되면 전체 시스템의 공정을 멈추고 상기 감융장치(121) 및/또는 상기 용융장치(122) 내부에 굳어버린 원료를 제거해야하거나, 또는 상기 감융장치(121) 및/또는 상기 용융장치(122) 자체를 교환해야할 수도 있다.
본 발명은 상기 감융장치(121) 및/또는 상기 용융장치(122)에 원료의 이송을 위한 스크류를 복수 개 구비하도록 함으로써, 전술한 문제점과 위험을 해소할 수 있는 기술적 사상을 제공할 수 있다. 이를 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가열부의 예를 나타낸다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 가열부(120)는 전술한 바와 같이 감융장치(121) 및/또는 용융장치(122)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 감융장치(121) 및/또는 상기 용융장치(122)는 원료가 이송되는 이송통로가 복수 개 구비될 수 있다. 상기 이송통로는, 예를 들어 상기 원료의 이송을 위한 스크류가 구비되는 공간을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 스크류가 두 개 구비되는 경우, 상기 감융장치(121)는 상기 이송통로가 두 개 형성된 경우로 보아도 무방하다.
이하 설명의 편의를 위해 상기 감융장치(121) 및/또는 상기 용융장치(122)에 구비되는 이송통로가 도면에 도시된 바와 같이 두 개인 경우(즉, 스크류가 두 개 구비된 경우)를 예로 들어 설명하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 상기 감융장치(121) 및/또는 상기 용융장치(122)는 상기 이송통로를 3개 이상 구비할 수도 있다.
또한 도면에는 상기 가열부(120)의 구성 중 상기 감융장치(121)에 대해 도시되어 있으나, 후술할 본 발명의 기술적 사상은 상기 감융장치(121)뿐 아니라 상기 용융장치(122)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
또한 구현 예에 따라, 상기 감융장치(121) 및/또는 상기 용융장치(122)는 소정의 하우징(H)의 내부에 위치하도록 배치될 수 있다. 이때 상기 하우징(H)은 사용자의 필요에 따라 선택적으로 구비될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 감융장치(121)에는 원료가 이송되는 이송통로들이 형성될 수 있는데, 상기 이송통로들은 각각 별도로 구분된 이송통로가 아니라 각각의 일 측면이 서로 연통되도록 되어 내부공간이 서로 공유되는 형상으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이 상기 감융장치(121)의 이송통로는 그 단면이 옆으로 누운 8자 형상일 수 있으며, 전술한 바와 같이 그 내부공간은 서로 연통되도록 형성될 수 있다.
그리고 상기 감융장치(121)는 내부에 상기 원료의 이송을 위한 스크류들(예컨대, 10 및/또는 10`)이 구비될 수 있다.
그 단면을 살펴보면, 도면에 도시된 바와 같이 상기 스크류들(예컨대, 10 및/또는 10`)의 중심축에 비해 긴 지름을 가지는 회전날개들(예컨대, 11 및/또는 11`)이 존재할 수 있다.
그리고 상기 스크류들(예컨대, 10 및/또는 10`)은 상기 회전날개들(예컨대, 11 및/또는 11`)이 각각 상기 스크류들(예컨대, 10 및/또는 10`)의 중심축에는 도달하지 않는 범위에서, 서로 겹쳐지도록 배치될 수 있다. 상기 스크류들(예컨대, 10 및/또는 10`)에서 상기 회전날개들(예컨대, 11 및/또는 11`)은 중심축을 따라 사선방향으로 일정 간격으로 배치되는 형상을 가지므로, 어느 하나의 스크류(예컨대, 10)의 회전날개(예컨대, 11)가 배치된 사이사이에 나머지 하나의 스크류(예컨대, 10`)의 회전날개(예컨대, 11`)가 배치될 수 있도록 구현될 수 있다.
이때 상기 각각의 스크류들(예컨대, 10 및/또는 10`)에 형성되는 상기 회전날개들(예컨대, 11 및/또는 11`)은 회전날개들(예컨대, 11 및/또는 11`) 간의 충돌을 예방하기 위해 서로 동일한 간격을 가지도록 형성될 수 있다.
이러한 경우, 상기 스크류들(예컨대, 10 및/또는 10`) 중 어느 하나의 제1스크류(예컨대, 10)측에서 이송되는 원료가 이송될 때, 나머지 하나인 제2스크류(예컨대, 10`)의 회전날개(예컨대, 11`)가 상기 제1스크류(예컨대, 10)의 중심축과 회전날개(예컨대, 11) 사이의 공간에서 회전하게 되어 원료가 굳어지는 것을 방지하거나, 굳은 원료가 발생하더라도 상기 회전날개(예컨대, 11`)에 의해 분쇄될 수 있다.
따라서 본 발명의 기술적 사상에 의하면, 상기 감융장치(121) 및/또는 상기 용융장치(122)를 세정하거나 청소하기 위한 별도의 작업이 없이도, 시스템의 구동 중에 이를 원천적으로 방지할 수 있어 전체 공정의 연속성을 담보할 수 있는 효과가 있다.
한편 다시 도 1을 참조하면, 상기 응축부(130)는 전술한 바와 같이 상기 가열부(120) 특히, 상기 용융장치(122)에 의해 가열되어 상기 원료가 기화된 기체를 응축하여 액화시켜 1차오일을 생성할 수 있다.
그리고 상기 응축부(130)에 의해 생성된 상기 1차오일은 상기 정제부(140)에 의해 정제되어, 최종적으로 오일을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 응축부(130)는 상기 기체를 응축하여 액화시킬 수 있는 적어도 하나의 응축기(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 응축기(미도시)는 이송관 내부에 상기 기체가 유입되는 다수의 파이프들이 구비될 수 있는데, 상기 이송관 내부에 냉수를 채워 상기 파이프에 유입된 기체를 식혀 액화시킬 수 있도록 구현될 수 있다.
이때, 상기 기체가 액화되는 과정에서 상기 파이프 내에 유기물이 쌓여 상기 파이프가 막히는 코킹(coking)현상이 발생할 위험이 있다. 상기 코킹현상은 그 분야에 따라 초킹(choking)현상으로 지칭되기도 하나, 본 명세서에서는 코킹현상으로 총칭하도록 한다. 이러한 코킹현상이 발생한 경우에는 해당 파이프를 다시 가열하여 쌓인 유기물을 제거할 필요가 있다.
본 발명은 상기 응축부(130)에 의해 생성된 상기 1차오일을 이용하여 상기 코킹현상을 해소할 수 있는 기술적 사상을 제공할 수 있다.
전술한 상기 정제부(140)는 상기 응축부(130)에 의해 생성된 상기 1차오일을 다시 가열하기 위한 오일탱크(미도시)와, 상기 오일탱크(미도시)로부터 생성되는 기체를 다시 응축, 액화시키기 위한 응축기(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 응축부(130)에 포함되는 상기 적어도 하나의 응축기(미도시) 중 어느 하나인 제1응축기에 상기 코킹현상이 발생한 경우, 상기 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템(100)은 상기 기체가 제1응축기로 유입되는 것을 차단하고, 상기 기체가 상기 적어도 하나의 응축기 중 다른 하나인 제2응축기로 유입되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 오일탱크(미도시)에 의해 가열된 상기 1차오일이 상기 제1응축기로 순환되도록 함으로써, 가열된 상기 1차오일에 의해 상기 제1응축기 내부의 파이프에 쌓인 유기물이 제거될 수 있도록 할 수 있다.
한편 본 발명의 기술적 사상에 의하면, 상기 응축부(130) 및/또는 상기 정제부(140)에서 오일을 생성하는 과정 중, 미처 응축되지 못하는 폐가스가 발생할 수 있는데, 이때 발생하는 폐가스를 이용하여 에너지를 생성할 수도 있다.
예를 들어, 상기 폐가스를 연소시키면서 온수를 생성하고, 생성된 온수를 이용하여 발전기를 구동하여 전기를 생산하거나, 온풍을 발생시켜 발생된 온풍을 이용하여 상기 전처리부(110)에 포함된 건조기에 온풍을 공급, 상기 원료의 건조에 사용될 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (9)
- 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템에 있어서,
폐플라스틱을 포함하는 원료를 가열하기 위한 가열부; 및
상기 가열부에 의해 가열된 원료로부터 생성되는 기체를 응축하여 1차오일을 생성하는 응축부를 포함하며,
상기 가열부는,
상기 원료를 제1온도구간으로 가열하여 감융시키는 감융장치;
상기 감융장치로부터 이송된 감융된 원료를 제2온도구간으로 가열하여 상기 기체를 생성하기 위한 용융장치; 및
상기 용융장치 내에서 생성되는 기체를 상기 응축부로 배출하기 위한 적어도 하나의 가스 배출구를 포함하고,
상기 제1온도구간에 비해 상기 제2온도구간의 온도가 더 높은 것을 특징으로 하며,
상기 용융장치는,
복수 개의 구간들로 구분되며,
상기 복수 개의 구간들 별로 적어도 두 개의 다른 온도로 가열되되,
상기 복수 개의 구간들 중 상기 감융장치로부터 상기 감융된 원료가 공급되는 초입구간 및 상기 말단구간의 온도가 상기 용융장치의 중간구간의 온도에 비해 상대적으로 낮은 온도를 가지는 것을 특징으로 하는 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 감융장치는,
상기 원료가 투입되는 일 단부의 초입구간에서 타 단부로 갈수록 가열 온도가 높아지는 것을 특징으로 하는 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 용융장치는,
상기 복수 개의 구간들 중 상기 용융장치의 말단부에 위치한 말단구간은,
상기 감융된 원료의 이송방향이 나머지 구간들과 반대방향이 되도록 스크류가 형성되어, 상기 말단구간에 도달한 감융된 원료가 이전 구간으로 되돌아갈 수 있는 것을 특징으로 하는 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템은,
연료 분쇄기에 의해 분쇄된 상기 연료로부터 철 성분을 제거하기 위한 마그네틱 드럼; 및
상기 마그네틱 드럼으로부터 이송되는 상기 원료를 건조시키기 위한 건조장치를 포함하는 전처리부를 더 포함하며,
상기 전처리부로부터 이송되는 상기 원료가 상기 가열부로 투입되는 것을 특징으로 하는 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템은,
상기 응축부에 의해 생성된 상기 1차 오일을 가열한 후 응축하여 오일을 생성하는 정제부를 더 포함하는 연속적인 폐플라스틱 유화 시스템.
- 연속적인 폐플라스틱 유화 방법에 있어서,
감융장치를 통해 폐플라스틱을 포함하는 원료를 제1온도구간으로 가열하는 제1가열 공정과, 상기 제1가열 공정을 거쳐 이송된 감융된 원료를 제2온도구간으로 가열하여 기체를 생성하기 위한 용융장치를 통해 가열하는 제2가열 공정, 및 가열된 원료로부터 생성되는 상기 기체를 응축하여 오일이 생성되는 오일생성 공정을 포함하며,
상기 제1온도구간에 비해 상기 제2온도구간의 온도가 더 높은 것을 특징으로 하고,
상기 제2가열 공정은,
상기 용융장치가 복수 개의 구간들로 구분되며,
상기 복수 개의 구간들 별로 적어도 두 개의 다른 온도로 가열되되,
상기 복수 개의 구간들 중 상기 감융장치로부터 상기 감융된 원료가 공급되는 초입구간 및 상기 말단구간의 온도가 상기 용융장치의 중간구간의 온도에 비해 상대적으로 낮은 온도를 가지는 것을 특징으로 하는 연속적인 폐플라스틱 유화 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 제2가열 공정은,
상기 복수 개의 구간들 중 상기 용융장치의 말단부에 위치한 말단구간은,
상기 감융된 원료의 이송방향이 나머지 구간들과 반대방향이 되도록 스크류가 형성되어, 상기 말단구간에 도달한 감융된 원료가 이전 구간으로 되돌아갈 수 있는 것을 특징으로 하는 연속적인 폐플라스틱 유화 방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR20210098036A (ko) * | 2020-01-31 | 2021-08-10 | 주식회사 에코인에너지 | 재생연료유 생성방법 및 이를 이용한 재생연료유 생성장치 |
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