KR101817745B1 - 유기성 및 무기성 폐기물을 동시 처리하기 위한 플라즈마 용융시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기성 및 무기성 폐기물을 동시 처리하기 위한 플라즈마 용융시스템에 관한 것으로서, 유기성 폐기물과 무기성 폐기물을 동시 처리하기 위한 플라즈마 용융시스템은 반응로를 포함하되, 반응로는 유기성 폐기물이 투입되어 열분해되는 열분해부; 열분해부와 연통되고 무기성 폐기물이 투입되어 플라즈마 토치에 의해 용융되는 용융부; 열분해부와 연통되어 폐기물 처리 시 발생되는 배기가스를 완전 연소시키는 연소부; 및 열분해부와 용융부 사이의 이동통로에 구비되어 열분해부와 용융부를 개폐시키는 게이트;를 포함하는 플라즈마 용융시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 유기성 및 무기성 폐기물을 동시 처리하기 위한 플라즈마 용융시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유기성 폐기물과 무기성 폐기물로 구분되는 고상폐기물들을 반응로에서 각각 열분해 및 용융하여 처리하는 플라즈마 용융시스템에 관한 것이다.
인구의 계속적인 증가와 도시화의 확장으로 인해 가정용 및 산업용 폐기물이 매년 증가하고 있으며, 이러한 현상은 심각한 환경 및 사회 문제를 불러일으키고 있다. 이에 따라 폐기물의 처리가 중요한 과제로 대두되고 있는데, 가장 널리 사용되고 있는 폐기물 처리 방법이 매립 방법이다. 그러나 이 방법은 폐기물 문제의 지속적인 해결책이 되지 못하며, 맹독성 침출액에 의한 토양 오염 및 장래의 쓰레기 처리를 위한 새로운 매립지 물색이 문제되고 있다.
이러한 매립 방법의 대안으로 소각 방법이 대두되고 있는데, 이 방법은 부피/중량 감소, 독성 조절 및 폐기물로부터 에너지 회수(waste to energy recovery, WTE)의 큰 장점이 있다. 그럼에도 불구하고 소각로 WTE 시스템에는 다이옥신, 퓨란 및 휘발성 유기 화합물(VOCs)을 규제치 이하로 낮추는 대기 오염 조절 시스템 소각로가 필요하고, 중금속이 포함된 해로운 재의 처리가 문제로 되고 있다.
이러한 소각상의 문제점을 해결하는 새로운 방법으로 플라즈마 열분해/가스화 및 용융 방법이 개발되었다. 이 방법은 '플라즈마 가스화' 또는 '플라즈마 열분해 및 유리화'라고도 칭하며, 플라즈마 토치(plasma torch) 즉 플라즈마 발생기에 의해 발생되는 초고온 플라즈마를 사용하여 통상적으로 10,000℃ 범위의 고온 환경을 만드는데, 이러한 고온 환경에서는 알려진 모든 물질이 용융되고 산업적 이익이 있는 대부분 공정의 반응이 촉진될 뿐 아니라 재래식 방법인 연소 화염 또는 옥시아세틸렌 화염에서 얻어지는 저온에서 불가능한 반응도 가능해진다.
초고온 플라즈마는 통상적으로 찬 가스를 플라즈마 토치 내 두 전극 사이에서 발생되는 고압 전기 아아크 속을 통과시킴으로써 발생된다. 이때 플라즈마 토치를 통과하는 플라즈마 가스의 양은 동일한 열 에너지를 탄화수소 연료의 연소에 의해 발생시키는데, 필요한 가스의 양보다 상당히 적으므로, 보다 작은 오프 가스 세정 시스템(off-gas cleaning system)만이 필요하게 된다.
플라즈마 열분해/가스화 및 용융 방법에 따르면, 폐기물이 초고온 및 산소 결핍 환원 조건에 노출되는데, 이때 폐기물 내 유기분은 일부 산화, 열분해 및 가스화되어 깨끗한 연료 가스로 전환되고, 폐기물의 무기분은 환경적으로 무해한 고부가가치의 슬래그(slag)으로 전환된다.
또한, 플라즈마 열분해/가스화 및 용융 방법에 따르면, 거의 대부분의 폐기물이 최소의 배출 가스와 고체 잔류물로 처리되는 큰 장점이 있다.
한편, 국내 등록특허 제10-0899800호(명칭 : 플라즈마를 이용한 PCBs 함유 폐기물의 열분해 용융처리장치 및 그 방법, 이하 '선행기술문헌1'이라 한다)에서 제안된 플라즈마 용융 방법은 유기성 염소 화합물이 함유된 폐기물을 열분해하여 처리하는 것이다.
하지만, 이러한 선행기술문헌1에서 제안된 플라즈마 용융 방법은 유기성 폐기물에만 국한된 것으로, 무기성 폐기물은 따로 별도로 처리해야 하는 번거로움이 있다.
따라서, 현재까지는 유기성 폐기물과 무기성 폐기물을 동시에 처리할 수 있는 시스템이 개발된 바 없다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 유기성 폐기물과 무기성 폐기물로 구분되는 고상폐기물 중 유기성 폐기물은 열분해실로 투입하여 열분해하고, 무기성 폐기물은 용융실에 직접 투입하여 용융하하여 유기성 폐기물과 무기성 폐기물을 동시에 처리할 수 있도록 한 플라즈마 용융시스템을 제공하는 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기성 및 무기성 폐기물을 동시 처리하기 위한 플라즈마 용융시스템은, 유기성 폐기물과 무기성 폐기물을 동시 처리하기 위한 플라즈마 용융시스템은 반응로를 포함하되, 반응로는 유기성 폐기물이 투입되어 열분해되는 열분해부; 열분해부와 연통되고 무기성 폐기물이 투입되어 플라즈마 토치에 의해 용융되는 용융부; 열분해부와 연통되어 폐기물 처리 시 발생되는 배기가스를 완전 연소시키는 연소부; 및 열분해부와 용융부 사이의 이동통로에 구비되어 열분해부와 용융부를 개폐시키는 게이트;를 포함한다.
그리고, 게이트는 열분해부와 용융부 사이의 이동통로에 수직하게 구비될 때 게이트와 이동통로 사이에는 간극이 형성되어 용융부의 고온의 배기가스가 열분해부로 유입되게 구비될 수 있다.
또한, 게이트는 이동통로에 회전가능하게 설치되는 중공의 회전축에 고정되어 구비되고, 회전축의 내측 유로와 연통되어 게이트를 통해 공기가 반응로 내부로 공급될 수 있다.
게다가, 게이트가 이동통로에 수직하게 구비될 때 용융실을 향하는 게이트의 일면에는 용융실로 공기를 공급하는 배기구가 형성될 수 있으며, 회전축은 이동통로에 회전가능하게 설치되는 중공의 외관과, 외관의 내부에 일정간격을 유지한 상태로 고정되게 구비되는 한편 그 내부에는 공기가 유동하는 내측 유로를 갖는 중공의 내관을 포함하고, 내관과 외관 사이에는 냉각수가 유동되는 자켓 유로가 형성될 수 있다.
또한, 반응로에는 폭발성 폐기물을 파쇄하여 열분해부로 공급하는 폭발성 폐기물 투입부가 더 구비될 수 있다.
게다가, 폭발성 폐기물 투입부는 열분해부 상부의 반응로에 형성되는 폭발성 폐기물 투입구; 폭발성 폐기물 투입구에 구비되어 폭발성 폐기물 투입구로 유입되는 폭발성 폐기물을 파쇄하는 크러셔; 및 크러셔 상,하의 반응로에 각각 구비되어 폭발성 폐기물의 파쇄시 폭발성 폐기물 투입구를 밀폐시키는 상,하부 도어;를 포함할 수 있으며, 하부 도어는 폭발성 폐기물 투입구에서 폭발성 폐기물의 파쇄시 작용하는 압력을 열분해부로 배출시키는 배출공이 형성될 수 있다.
그리고, 열분해부와 연소부 사이의 반응로에는 배기가스가 유동되는 채널이 형성되고, 채널에는 배기가스 중의 질소산화물을 제거하는 약품을 분사하는 노즐이 구비될 수 있으며, 노즐에서 분사되는 약품은 요소수 또는 암모니아수로 구비될 수 있다.
본 발명의 유기성 및 무기성 폐기물을 동시 처리하기 위한 플라즈마 용융시스템에 따르면, 유기성 폐기물과 무기성 폐기물로 구분되는 고상폐기물 중 유기성 폐기물은 열분해실로 투입하여 열분해하고, 무기성 폐기물은 용융실에 직접 투입하여 용융하여 유기성 폐기물과 무기성 폐기물을 동시에 처리함으로써 유기성 및 무기성 폐기물의 처리가 원활하면서도 신속하게 이루어지고, 에너지를 절약할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 열분해실과 용융실 사이에 게이트가 구비되어, 열분해실과 용융실을 차단 또는 연통시킴으로써 유기성 폐기물은 열분해실에서 열분해된 후 용융실로 유입되어 무기성 폐기물과 동시에 용융실에서 용융 처리됨으로써 반응로 내부의 안정화 및 에너지 효율을 극대화할 수 있고, 균일한 슬래그를 배출할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 용융시스템의 반응로를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반응로에 구성되는 아암을 도시한 도면으로서, 도 2a는 아암 및 아암축의 단면 구성도이고, 도 2b는 도 2a의 B-B선 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 폭발성 폐기물의 투입부를 도시한 도면으로서, 도 3a는 정면 구성도이고, 도 3b는 평면 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반응로에 구성되는 아암을 도시한 도면으로서, 도 2a는 아암 및 아암축의 단면 구성도이고, 도 2b는 도 2a의 B-B선 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 폭발성 폐기물의 투입부를 도시한 도면으로서, 도 3a는 정면 구성도이고, 도 3b는 평면 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
첨부도면 도 1 내지 도 3b는 본 발명에 따른 플라즈마 용융시스템의 각 구성들을 도시한 도면들이다.
본 발명에 따른 플라즈마 용융시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 유기성 폐기물과 무기성 폐기물을 동시 처리하기 위한 반응로(100)를 포함하고, 반응로(100)에는 열분해부(200)와, 용융부(500), 연소부(700) 등이 구성된다.
열분해부(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 반응로(100)의 내측 상부에 열분해실(210)이 형성되고, 열분해실(210)은 그 내부로 투입되는 유기성 패기물을 열분해한다.
그리고, 열분해실(210) 외측의 반응로(100)에는 열분해실(210)로 유기성 폐기물을 투입하기 위한 유기성 폐기물 투입장치(220)가 구비되고, 유기성 폐기물 투입장치(220)의 상부에는 투입장치(220)로 유기성 폐기물을 공급하기 위한 투입호퍼(221)가 구비된다.
유기성 폐기물 투입장치(220)는 반응로(100)의 외측에 반응로(100) 측으로 하향 경사지게 설치되는 컨베이어로 구성될 수 있다.
한편, 투입호퍼(221)는 반응로(100)에 경사지게 설치된 유기성 폐기물 투입장치(220)의 상부에 설치되되, 투입호퍼(221)는 유기성 폐기물 투입장치(220)의 상면으로 유기성 폐기물을 공급할 수 있는 위치면 어디에 설치되든 무방하나, 본 실시예에서는 투입호퍼(221)를 유기성 폐기물 투입장치(220)의 경사진 하단부에 구비한 것을 일례로 예시하였다.
따라서, 투입호퍼(221)로 유입된 유기성 폐기물은 하부의 유기성 폐기물 투입장치(220)의 상면으로 공급되고, 공급된 유기성 폐기물은 유기성 폐기물 투입장치(220)의 컨베이어에 의해 이송되어 반응로(100)의 열분해실(210)로 자유낙하되어 투입된다.
이때, 유기성 폐기물이 투입되는 반응로(100)에는 유기성 폐기물을 열분해실(210)로 투입하기 위한 투입구가 형성되고, 투입구에는 투입구를 개폐시킬 수 있는 개폐도어가 구비됨이 바람직하다.
한편, 상기와 같이 열분해실(210)로 투입된 유기성 폐기물은 후술될 용융실(510)의 플라즈마 토치(530)에서 나오는 에너지 즉 배기열에 의해 열분해 되지만, 필요에 따라서는 열분해실(210)에 별도의 버너 등을 구비하여 유기성 폐기물을 열분해할 수도 있다.
이와 같이 유기성 폐기물이 열분해되는 열분해실(210)의 상황은 열분해실(210) 상부의 반응로(100)에 설치되어 있는 관찰창(230)을 통해 작업자가 직접 열분해실(210)을 육안으로 확인하게 됨으로써, 열분해실(210)의 상황에 맞게 온도 등을 제어하는 등의 필요한 조치를 취할 수 있게 된다.
게다가, 열분해실(210)의 상부에는 폭발성 폐기물을 투입하기 위한 폭발성 폐기물 투입부(300)가 구성된다.
이러한 폭발성 폐기물 투입부(300)는 도 1에서와 같이 반응로(100)의 상면에 열분해실(210)과 연통되는 폭발성 폐기물 투입구(310)가 형성되어, 폭발성 폐기물을 잘게 파쇄하여 열분해실(210)로 투입하게 된다.
한편, 폭발성 폐기물 투입구(310)에는 도 3a 및 도 3b에서와 같이 열분해실(210)로 투입되기 전의 폭발성 폐기물을 잘게 파쇄하는 크러셔(320)가 구비되고, 크러셔(320) 상부와 하부의 투입구(310)에는 폭발성 폐기물의 원활한 파쇄를 위한 상부 도어(330)와 하부 도어(340)가 각각 설치된다.
상기와 같은 크러셔(320)는 유압실린더에 의해 작동되고, 상부 도어(330)와 하부 도어(340)는 각각의 유압실린더에 의해 폭발성 폐기물 투입구(310) 내에 직교하는 방향으로 출입되면서 상부 도어(330)와 하부 도어(340)가 투입구(310)를 개폐시키게 된다.
특히, 도어 중 하부 도어(340)는 폭발성 폐기물의 파쇄시 크러셔(320) 하부의 투입구(310)를 닫는 도어로서, 투입구(310)로 유입된 폭발성 폐기물이 하부 도어(340) 위에서 크러셔(320)에 의해 용이하게 파쇄되고, 상부 도어(330)는 크러셔(320) 상부의 투입구(310)를 막아 닫는 도어로서, 크러셔(320)에 의한 폭발성 폐기물의 파쇄시 폭발성 폐기물의 조각이나 가스 및 폭발 압력이 반응로(100) 외부로 유출되는 것을 차단하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.
특히, 상기와 같은 하부 도어(340)는 그 표면에 다수의 배출공(341)이 형성되고, 이 배출공(341)을 통해 폭발성 폐기물 투입구(310) 내에서 파쇄되는 폭발성 폐기물의 가스 및 폭발 압력이 하부의 열분해실(210)로 배출되어 처리된다.
그리고, 열분해실(210) 하부에는 도 1에서와 같이 열분해실(210)과 용융실(510)이 연통되는 이동통로(800)가 형성되고, 이 이동통로(800)를 통해 열분해실(210)에서 열분해된 무기성 폐기물이 용융실(510)로 이동되어 투입된다.
이러한 이동통로(800)의 내부에는 게이트(400)가 90도로 회전가능하게 설치되어 회전되면서 이동통로(800)를 개폐시키도록 구비되고, 게이트(400)는 이동통로(800)의 내주면 일측에 회전가능하게 구비되는 회전축(420)의 외측면에 고정되게 구비된다.
이와 같이 구비되는 게이트(400)는 이동통로(800)의 단면적보다 작은 크기로 형성되어, 게이트(400)가 이동통로(800)에 수직하게 구비될 때 게이트(400)와 이동통로(800) 사이에 간극(410)이 발생되고, 이 간극(410)을 통해 용융실(510)의 고온의 배기가스 즉 배기열이 열분해실(210)로 유입되어 유기성 폐기물을 열분해시키는 열원으로 사용된다.
이러한 게이트(400)는 그 일면 즉 게이트(400)가 이동통로(800)에 수직하게 구비될 때 도 2a 및 도 2b에서와 같이 용융실(510)을 향하는 게이트(400)의 하면에는 후술될 회전축(420)의 내측 유로(422a)로부터 공급되어 오는 공기를 용융실(510)로 공급하는 배기구(401)가 형성된다.
이와 같이 게이트(400) 내부를 유동하는 상온의 공기에 의해 고온의 게이트(400)가 냉각되어 게이트(400)의 내열성 및 내구성을 향상시킬 수 있고, 게이트(400)의 배기구(401)를 통해 공기가 용융실(510)로 공급되어 용융실(510)에서의 연소에 이용된다.
한편, 게이트(400)의 배기구(401)를 통해 용융실(510)에만 연소용 공기를 공급하는 이유는 열분해실(210)에서 열분해시 연소용 공기에 의한 입자상 물질 등의 날림을 최대한 방지하기 위한 것이다
그리고, 게이트(400)를 회전시키는 회전축(420)은 중공의 이중관으로 구성되되, 회전축(420)은 이동통로(800)에 회전가능하게 설치되는 중공의 외관(421)과, 외관(421)의 내부에 일정간격을 유지한 상태로 고정되게 구비되는 한편 그 내부에는 공기가 유동하는 내측 유로(422a)를 갖는 중공의 내관(422)을 포함하고, 내관(422)과 외관(421) 사이에는 냉각수가 유동되는 자켓 유로(423)가 형성된다.
이로써, 회전축(420)의 외관(421)에는 냉각수가 공급되는 냉각수 유입구(425)가 형성되고, 내관(422)에는 외관(421)을 관통하여 외측으로 돌출되는 흡기구(424)가 형성된다.
따라서, 냉각수 유입구(425)로 공급된 냉각수는 회전축(420)의 외관(421)과 내관(422) 시이의 자켓 유로(423)를 유동하면서 고온의 회전축(420)을 냉각시키고, 흡기구(424)로 유입된 공기는 게이트(400)로 유입되어 배기구(401)를 통해 용융실(510)로 공급되어 연소에 이용된다.
물론, 이때 게이트(400)와 회전축(420)의 내관(422) 사이에는 공기가 유동할 수 있는 연결통로가 형성되고, 외관(421)에는 자켓 유로(423)를 유동하는 냉각수가 배출되는 냉각수 배출구가 형성됨이 바람직하다.
용융부(500)는 도 1에 도시된 바와 같이, 반응로(100)의 내측 하부에 이동통로(800)를 통해 열분해실(210)과 연통되는 용융실(510)이 형성되고, 용융실(510)은 그 내부로 투입되는 유기성 폐기물과, 열분해실(210)에서 열분해된 유기성 폐기물 및 폭발성 폐기물 등이 투입되어 동시에 용융 처리된다.
이러한 용융실(510) 상부의 반응로(100)에는 고온의 열에너지를 발생시켜 용융실(510) 내의 무기성 폐기물을 용융시키는 플라즈마 토치(530)와, 용융실(510)의 상황을 육안으로 확인할 수 있는 관찰창(540)이 구비되어, 용융실(510)의 상황에 맞게 플라즈마 토치(530)를 제어할 수 있게 된다.
한편, 이러한 용융실(510) 외측의 반응로(100)에는 용융실(510)로 무기성 폐기물을 투입하기 위한 무기성 폐기물 투입장치(520)가 구비되고, 무기성 폐기물 투입장치(520)의 상부에는 무기성 폐기물을 투입장치(520)로 공급하는 투입호퍼(521)가 구비된다.
이와 같은 무기성 폐기물 투입장치(520)는 반응로(100)의 외측에서 반응로(100) 측으로 하향 경사지게 설치되는 컨베이어로 구성될 수 있고, 투입호퍼(521)는 무기성 폐기물 투입장치(520)의 경사진 하단부에 구비되되, 이에 국한되거 한정되지 않고 무기성 폐기물을 무기성 폐기물 투입장치(520)로 공급할 수 있는 위치면 어디에 설치되든 무방하다.
따라서, 투입호퍼(521)로 유입된 무기성 폐기물은 무기성 폐기물 투입장치(520)의 상면으로 공급되어 반응로(100)의 용융실(510)로 자유낙하되어 투입되고, 이와 더불어 열분해실(210)에서 열분해된 유기성 폐기물 및 폭발성 폐기물의 잔재물 역시도 게이트(400)의 열림에 의해 용융실(510)로 투입되어 무기성 폐기물과 혼합되어 동시에 용융실(510)로 공급된다.
한편, 무기성 폐기물 투입장치(520)가 구비되는 반응로(100)에는 열분해실(210)과 마찬가지로 무기성 폐기물을 용융실(510)로 투입하기 위한 투입구와, 이를 개폐시키는 개폐도어가 구비될 수 있다.
그리고, 용융실(510)의 일측 하부에는 슬래그 배출구(550)가 형성되고, 타측에는 금속 배출구(570)가 형성되며, 이와 같은 슬래그 배출구(550)와 금속 배출구(570)에는 슬래그 수거함(560)과 금속 수거함(580)이 각각 결합되어 구비된다.
따라서, 용융실(510) 내부에 유기성 폐기물과 무기성 폐기물이 혼합된 혼합 폐기물은 플라즈마 토치(530)에서 발생되는 고온의 열에너지에 의해 용융되어 용융실(510) 내에서 금속과 슬래그로 분리되고, 이와 같이 분리된 금속은 슬래그와의 비중차에 의해 용융실(510)의 바닥면에 축적되어 금속층을 형성하고 슬래그는 금속보다 비중이 작으므로 금속층 위에 쌓여 슬래그층을 형성하게 된다.
이와 같이 폐기물이 연속적으로 용융 처리되면, 슬래그는 슬래그 배출구(550)를 통해 연속적으로 배출되고, 용융된 금속은 금속층으로 계속 유입되면서 금속층에 농축되며, 슬래그층 및 금속층이 일정수위 이상으로 높아지면 각각 슬래그 배출구(550)와 금속 배출구(570)를 통해 외부로 배출되어 슬래그 수거함(560)과 금속 수거함(580)에 저장된다.
특히, 슬래그의 배출 상황은 용융실(510)에 설치된 관찰창(540)을 통해 확인할 수 있으며, 슬래그의 배출이 원활하지 못할 경우에는 용융실(510) 내의 온도 및 용융상태 등을 제어하여 연속 배출이 가능하게 제어할 수 있다. 한편, 배출된 슬래그는 공냉 처리되면서 슬래그 수거함(560)에 적정량이 담겨지면, 슬래그 배출구(550)를 닫아 용융실(510)을 외부와 차단한 후 슬래그 수거함(560)을 이동시켜 적재 처리함으로써 슬래그를 간단하고 안전하게 처리할 수 있게 된다.
금속 배출구(570) 및 금속 수거함(580) 역시도 슬래그 배출구(550)와 슬래그 수거함(560)과 동일하게 구성되어 동일하게 처리할 수 있다.
연소부(700)는 도 1에 도시된 바와 같이, 열분해실(210)과 연통되어 폐기물 처리 시 발생되는 배기가스를 완전 연소시키는 연소실(710)을 포함한다.
이러한 연소실(710)은 열분해실(210)과 채널(600)을 통해 연통되게 연결되고, 채널(600)에는 배기가스 중의 질소산화물(NOX)을 제거하는 약품을 분사하는 다수의 노즐(610)이 구비된다.
이와 같은 노즐(610)은 채널(600)의 원주면을 따라 일정 간격마다 구비될 수 있고, 노즐(610)에서 분사되는 약품은 질소산화물의 정화에 탁월한 효능을 갖는 요소수 또는 암모니아수로 구비되며, 요소수 또는 암모니아수는 질소산화물을 질소와 물로 변환시켜 정화시키게 된다.
특히, 혼합 폐기물을 처리하는 과정에서 용융실(510)에서 발생한 배기가스는 열분해실(210)로 이동된 후, 열분해실(210)에서 발생한 배기가스와 함께 열분해실(210)에 연결된 채널(600)을 통해 연소실(710)로 유입되어 완전 연소된다. 이와 같이 연소실(710)에서 완전 연소된 배기가스는 도면에 도시되지는 않았지만, 연소실(710)에 구비되는 덕트를 통해 집진장치, 세정탑, 촉매환원장치 등을 통과하면서 가스 중의 더스트 및 유해성분 등이 완전히 제거된 후 굴둑을 통해 대기로 방출되므로 친환경적이다.
이상과 같은 본 발명에 따른 플라즈마 용융시스템의 작동관계를 설명한다.
먼저, 종이, 나무, 폐플라스틱 등의 유기성 폐기물은 투입호퍼(221)를 통해 유기성 폐기물 투입장치(220)로 공급되고, 유기성 폐기물 투입장치(220)로 공급된 유기성 폐기물을 투입장치(220)에 의해 반응로(100) 내의 열분해실(210)로 투입된다.
이때, 반응로(100) 내의 열분해실(210)과 용융실(510) 사이에 구비된 게이트(400)는 이동통로(800)에서 90도 회전되어 이동통로(800)를 막음으로써 열분해실(210)로 투입된 유기성 폐기물이 용융실(510)로 바로 떨어져 유입됨을 차단하게 된다.
이와 같이 투입된 유기성 폐기물은 게이트(400)와 이동통로(800) 사이의 간극(410)을 통해 용융실(510)로부터 올라오는 고온의 배기가스에 의해 열분해된다.
이와 같은 방법으로 폭발성 폐기물은 열분해실(210)의 상부에 구비된 폭발성 폐기물 투입구(310)를 통해 투입되되, 이때 폭발성 폐기물 투입구(310)에 구비된 하부 도어(340)가 투입구(310) 측으로 인출되어 폭발성 폐기물 투입구(310)의 통로를 차단한 상태가 되므로 투입구(310) 내로 투입된 폭발성 폐기물은 하부 도어(340) 위에 구비된다.
이후, 상부 도어(330)가 인출되어 폭발성 폐기물 투입구(310)와 외부를 차단한 상태에서 크러셔(320)가 작동되어 폭발성 폐기물을 잘게 파쇄하고, 파쇄시 발생되는 폭발 압력은 하부 도어(340)의 배출공(341)을 통해 반응로(100) 내에서 작용하게 되므로 안전사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.
한편, 폭발성 폐기물의 파쇄 후에는 하부 도어(340)가 원위치로 복귀되고, 이에 따라 파쇄된 폭발성 폐기물은 열분해실(210)로 투입되어 유기성 폐기물과 마찬가지로 열분해된다.
이와 같이 열분해실(210)에서 유기성 폐기물 및 폭발성 폐기물이 열분해되면, 이동통로(800)를 막고 있던 게이트(400)가 역회전되어 이동통로(800)를 개방시킴으로써 열분해된 유기성 폐기물 및 폭발성 폐기물은 이동통로(800)를 통해 하부의 용융실(510)로 떨어져 투입된다.
이와 더불어 금속, 콘크리트, 토양 등의 무기성 폐기물은 무기성 폐기물 투입장치(520)를 통해 용융실(510)로 투입되어 유기성 폐기물 및 폭발성 폐기물과 혼합된다.
이와 같이 용융실(510)로 투입된 유기성 및 폭발성 및 무기성 폐기물의 혼합 폐기물은 플라즈마 토치(530)에서 발생되는 고온의 열에너지에 의해 용융되고, 용융된 혼합 폐기물은 금속과 슬래그로 분리되어 상대적으로 비중이 큰 금속은 슬래그와의 비중차에 의해 용융실(510)의 바닥면에 축적되어 금속층을 형성하고, 금속보다 비중이 작은 슬래그는 금속층 위에 쌓여 슬래그층을 형성하게 된다.
이와 같이 분리된 금속과 슬래그는 폐기물의 연속적인 용융 처리에 의해 금속은 금속 배출구(570)를 통해 금속 수거함(580)으로 유입되어 저장 처리되고, 슬래그는 슬래그 배출구(550)를 통해 슬래그 수거함(560)으로 유입되어 저장 처리됨으로써 폐기물에서 분리된 슬래그와 금속을 간편하면서도 안전하게 처리할 수 있게 된다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
100 : 반응로 200 : 열분해부
210 : 열분해실 220 : 유기성 폐기물 투입장치
221 : 투입호퍼 230 : 관찰창
300 : 폭발성 폐기물 투입부 310 : 폭발성 폐기물 투입구
320 : 크러셔 330,340 : 상,하부 도어
341 : 배출공 400 : 게이트
401 : 배기구 410 : 간극
420 : 회전축 421 : 외관
422 : 내관 422a : 내측 유로
423 : 자켓 유로 424 : 흡기구
425 : 냉각수 유입구 500 : 용융부
510 : 용융실 520 : 무기성 폐기물 투입장치
521 : 투입호퍼 530 : 플라즈마 토치
540 : 관찰창 550 : 슬래그 배출구
560 : 슬래그 수거함 570 : 금속 배출구
580 : 금속 수거함 600 : 채널
610 : 노즐 700 : 연소부
710 : 연소실 800 : 이동통로
210 : 열분해실 220 : 유기성 폐기물 투입장치
221 : 투입호퍼 230 : 관찰창
300 : 폭발성 폐기물 투입부 310 : 폭발성 폐기물 투입구
320 : 크러셔 330,340 : 상,하부 도어
341 : 배출공 400 : 게이트
401 : 배기구 410 : 간극
420 : 회전축 421 : 외관
422 : 내관 422a : 내측 유로
423 : 자켓 유로 424 : 흡기구
425 : 냉각수 유입구 500 : 용융부
510 : 용융실 520 : 무기성 폐기물 투입장치
521 : 투입호퍼 530 : 플라즈마 토치
540 : 관찰창 550 : 슬래그 배출구
560 : 슬래그 수거함 570 : 금속 배출구
580 : 금속 수거함 600 : 채널
610 : 노즐 700 : 연소부
710 : 연소실 800 : 이동통로
Claims (10)
- 유기성 폐기물과 무기성 폐기물을 동시 처리하기 위한 플라즈마 용융시스템은 반응로를 포함하되,
반응로는 유기성 폐기물이 투입되어 열분해되는 열분해부;
열분해부와 연통되고 무기성 폐기물이 투입되어 플라즈마 토치에 의해 용융되는 용융부;
열분해부와 연통되어 폐기물 처리 시 발생되는 배기가스를 완전 연소시키는 연소부; 및
열분해부와 용융부 사이의 이동통로에 구비되어 열분해부와 용융부를 개폐시키는 게이트;를 포함하고,
게이트는 이동통로에 회전가능하게 설치되는 중공의 회전축에 고정되어 구비되고, 회전축의 내측 유로와 연통되어 게이트를 통해 공기가 반응로 내부로 공급되는 플라즈마 용융시스템.
- 청구항 1에 있어서,
게이트는 열분해부와 용융부 사이의 이동통로에 수직하게 구비될 때 게이트와 이동통로 사이에는 간극이 형성되어 용융부의 고온의 배기가스가 열분해부로 유입되는 플라즈마 용융시스템.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
게이트가 이동통로에 수직하게 구비될 때 용융실을 향하는 게이트의 일면에는 용융실로 공기를 공급하는 배기구가 형성되는 플라즈마 용융시스템.
- 청구항 1에 있어서,
회전축은 이동통로에 회전가능하게 설치되는 중공의 외관과, 외관의 내부에 일정간격을 유지한 상태로 고정되게 구비되는 한편 그 내부에는 공기가 유동하는 내측 유로를 갖는 중공의 내관을 포함하고,
내관과 외관 사이에는 냉각수가 유동되는 자켓 유로가 형성되는 플라즈마 용융시스템.
- 청구항 1에 있어서,
반응로에는 폭발성 폐기물을 파쇄하여 열분해부로 공급하는 폭발성 폐기물 투입부가 더 구비되는 플라즈마 용융시스템.
- 청구항 6에 있어서,
폭발성 폐기물 투입부는 열분해부 상부의 반응로에 형성되는 폭발성 폐기물 투입구;
폭발성 폐기물 투입구에 구비되어 폭발성 폐기물 투입구로 유입되는 폭발성 폐기물을 파쇄하는 크러셔; 및
크러셔 상,하의 반응로에 각각 구비되어 폭발성 폐기물의 파쇄시 폭발성 폐기물 투입구를 밀폐시키는 상,하부 도어;를 포함하는 플라즈마 용융시스템.
- 청구항 7에 있어서,
하부 도어는 폭발성 폐기물 투입구에서 폭발성 폐기물의 파쇄시 작용하는 압력을 열분해부로 배출시키는 배출공이 형성되는 플라즈마 용융시스템.
- 청구항 1에 있어서,
열분해부와 연소부 사이의 반응로에는 배기가스가 유동되는 채널이 형성되고, 채널에는 배기가스 중의 질소산화물을 제거하는 약품을 분사하는 노즐이 구비되는 플라즈마 용융시스템.
- 청구항 9에 있어서,
노즐에서 분사되는 약품은 요소수 또는 암모니아수로 구비되는 플라즈마 용융시스템.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020170145687A KR101817745B1 (ko) | 2017-11-03 | 2017-11-03 | 유기성 및 무기성 폐기물을 동시 처리하기 위한 플라즈마 용융시스템 |
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|---|---|---|---|
| KR1020170145687A KR101817745B1 (ko) | 2017-11-03 | 2017-11-03 | 유기성 및 무기성 폐기물을 동시 처리하기 위한 플라즈마 용융시스템 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR101817745B1 true KR101817745B1 (ko) | 2018-01-11 |
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| KR1020170145687A KR101817745B1 (ko) | 2017-11-03 | 2017-11-03 | 유기성 및 무기성 폐기물을 동시 처리하기 위한 플라즈마 용융시스템 |
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|---|---|
| KR (1) | KR101817745B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100820868B1 (ko) * | 2006-12-04 | 2008-04-11 | 박연룡 | 탈염기능을 갖는 고분자류 폐기물 유화장치 |
| KR101685033B1 (ko) * | 2014-11-28 | 2016-12-12 | 인하대학교 산학협력단 | 인쇄회로기판 처리용 폐기물처리 시스템 |
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2017
- 2017-11-03 KR KR1020170145687A patent/KR101817745B1/ko active IP Right Grant
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |