KR102153748B1 - 폐비닐류를 이용한 재생 펠릿 제조 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비닐류의 폐기물을 선별 후 고형연료로 재활용할 수 있도록 하되 용융을 위한 열원으로 열매체를 이용함으로 에너지 및 생산효율을 향상시키고 인장강도가 향상된 연료를 제조하며 혼합된 PVC의 염소분을 분리회수하여 이로 인한 환경문제를 해결할 수 있는 폐비닐류를 이용한 재생 펠릿 제조 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 펠릿 제조 시스템에 관한 것으로, 자세하게는 비닐류의 폐기물을 선별 후 고형연료로 재활용할 수 있도록 하되 용융을 위한 열원으로 열매체를 이용함으로 에너지 및 생산효율을 향상시키고 인장강도가 향상된 연료를 제조하며 혼합된 PVC의 염소분을 분리회수하여 이로 인한 환경문제를 해결할 수 있는 폐비닐류를 이용한 재생 펠릿 제조 시스템에 관한 것이다.
국내 폐플라스틱 및 비닐류의 발생량은 연간 수백만 톤을 웃도는 가운데 대부분 소각 및 매립에 의하여 처리되고 약 30% 정도만 에너지화 및 물질 재활용이 이루어지고 있다.
소각 및 매립을 통한 처리는 결국 또 다른 형태의 환경오염으로 이어지므로, 재활용이 권장되는 가운데 폐기물의 에너지화는 기술의 신뢰성 및 경제적 타당성이 높아 폐기물 재활용의 가장 주요한 수단으로 검토되고 있다.
폐비닐류를 이용한 재생원료 생산은 최근 몇 년간 지속적인 성장을 이루고 있으며, 자원순환기본법이 시행됨에 따라 그 성장률은 더욱 증대할 것으로 예측된다.
폐비닐류 재생원료 산업의 근간은 정부에서 지원하는 생산자 책임재활용(EPR-Expanded Producer Responsibility)에 있으며 재생원료 생산시 정부에서 일정 비율의 비용을 추가로 보전해주는 등 환경문제를 개선하기 위한 정부의 강력한 자원재활용을 위한 제도에 기반하고 있다.
수거된 폐비닐류로부터 다른 자원을 회수하는 종래의 방법으로는, 열처리를 통해 폐 플라스틱으로부터 오일을 추출해 내거나 폐기물을 잘게 파쇄한 후 다른 재료와 섞어 고체연료봉의 형태로 압축·성형하는 방법 등이 있다.
하지만, 전자는 투입되는 재생비용에 비해 회수되는 현실 이익이 낮아 경제성이 없고 재생 오일의 품질도 낮은 문제가 있고, 후자는 환경 호르몬인 다이옥신의 발생이 문제로 지적되고 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 비닐류의 폐기물을 선별 후 고형연료로 재활용할 수 있도록 하되 열매체를 이용한 간접가열 방식으로 효율과 연료의 강도를 향상시키며 폐기물에 혼합된 염소분을 분리회수하여 환경문제를 해결할 수 있는 폐비닐류를 이용한 재생 펠릿 제조 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 폐비닐류를 이용한 재생 펠릿 제조 시스템에 있어서, 폐비닐을 설정된 크기로 절단 및 세척하는 전처리부; 절단 및 세척된 폐비닐이 투입되는 호퍼와 내부에서 교반된 원료가 배출되는 배출구가 각각 한쪽과 다른 쪽으로 형성되되 열매체가 순환하는 자켓을 갖는 본체와, 상기 본체 내부에 설치되며 상기 호퍼로 투입된 원료를 상기 배출구로 교반 및 이송하며 내부에 열매체 통과를 위한 통로가 형성된 2개 이상의 스크류와, 상기 스크류를 회전시키는 구동부와, 상기 본체 상측으로 폐비닐 용융에 따라 발생한 염소분이 배출되는 통기공을 갖는 용융조; 상기 통기공으로 배출된 염소가스를 냉각 및 응축하여 여과하는 1차여과부; 열매체를 가열시키는 보일러와, 가열된 열매체를 상기 본체의 자켓과 스크류의 통로를 통해 공급 및 순환시키는 열매체펌프를 구비한 가열기; 상기 배출구를 통해 배출되는 원료를 냉각하며 압출시키며 설정된 길이로 절단하는 급냉압출부; 상기 급냉압출부 측에서 발생하는 가스를 흡입하여 여과하는 2차여과부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 1차여과부는 배출된 염소가스를 흡입하는 진공펌프와, 흡입된 염소가스를 급속냉각하는 급냉조와, 상기 급냉조를 통해 응축된 연소를 회수하는 회수부와, 잔여 염소가스를 흡착하여 배출시키는 흡착부를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 2차여과부는 가스를 흡입하는 흡입관 및 흡입송풍기와, 다수의 격막을 통해 형성된 유로로 흡입된 가스를 통과시켜 세정 후 배출하는 세정탑과, 상기 세정탑에 가성소다를 공급 순환시키는 가성소다공급부를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전처리부는, 비닐 폐기물이 투입되는 투입구 및 상기 투입구와 연결되는 제1챔버를 구비한 선별부와, 상기 제1챔버 내부의 폐기물을 설정된 크기로 절단하는 제1커터와, 절단된 폐기물을 한쪽으로 밀어 배출하는 배출수단을 구비한 절단부와, 상기 절단부를 통해 배출된 폐기물을 취합하여 수용하는 제2챔버와, 상기 제2챔버에 세정액을 공급 및 배출하는 공급부 및 배출부와, 상기 제2챔버 내의 세정액을 순환시키되 순환되는 세정액을 여과하는 필터부가 설치된 순환부를 구비하는 세정부와, 상기 세정부에서 세정된 폐기물을 가열하며 건조시키는 건조부로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 필터부는, 상측과 하측이 좁아지는 형태의 원통형 외부몸체와, 상기 외부몸체 내부 상측면에 접하며 하측이 개방되되 내측으로 지그재그 형태의 유로를 형성하는 복수의 격판을 구비한 원통형 내부몸체와, 상기 외부몸체 상측으로 세정액을 유입시켜 내부몸체 외측으로 나선형으로 하향이동시키는 유입로와, 상기 내부몸체 내측 상단에 형성되어 세정액을 외부로 배출하는 유출로와, 상기 외부몸체 하단에 형성된 슬러지배출로 및 슬러지밸브를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명을 통해 폐플라스틱 및 비닐을 재활용하여 고품질의 고형연료를 생산함으로 소각이나 매립처리되는 폐기물의 양을 크게 줄일 수 있으며 처리에 따른 에너지 및 비용을 절감하고, 환경오염, 국토보존에 미치는 여러 가지 문제점을 줄일 수 있다.
특히 기존의 전기가열식의 폐비닐류 가열공정의 한계를 극복하여 생산효율 및 에너지효율을 향상시킴과 더불어 열매체 가열방식을 채택함으로 가열준비(워밍업)시간을 크게 단축할 수 있다. 또한, 공정 중 일정한 온도 유지에 의하여 인장강도가 뛰어난 재생원료를 생산할 수 있고, 가열용 연료를 전기를 포함하여 LNG 및 유류로 대체함으로써 원가생산비용을 낮출 수 있다.
또한, 재생과정을 거쳐 만들어진 고형연료는 기존의 석탄 기반의 고형연료 대비 발열량이 높아 폐플라스틱이나 비닐이 주로 발생하는 농촌지역 등에서 지역별로 수거해 곧바로 연료화한 후 비닐하우스 등지에서 난방용 연료로 사용할 수 있으며, 폐기물의 처리와 자원의 재활용이 그 지역현장에서 즉시 연계되는 모델로 구현 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 열매체 가열에 의한 탈염소 처리를 나타낸 공정도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용융조의 구조를 나타낸 구조도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전처리 과정을 나타낸 공정도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 필터부의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용융조의 구조를 나타낸 구조도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전처리 과정을 나타낸 공정도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 필터부의 구조를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 폐비닐류를 이용한 재생 펠릿 제조 시스템의 구성을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 열매체 가열에 의한 탈염소 처리를 나타낸 공정도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 본 발명의 폐비닐류를 이용한 연료, 즉 재생 펠릿을 제조하기 위한 시스템을 나타내고 있으며, 주요구성으로 전처리부(1)와, 용융조(2)와, 1차여과부(3)와, 가열기(4)와, 급냉압출부(5)와, 2차여과부(6)와, 냉각부(7) 및 제어부(8)을 구비한다.
상기 전처리부(1)는 재활용 대상이 되는 폐비닐을 설정된 크기로 절단 및 세척하기 위한 구성이다. 폐비닐을 재활용하여 펠릿으로 제조하기 위한 전제조건이 표면 이물질을 제거하는 것으로 산업과 가정에서 다양한 용도로 비닐이 사용됨에 따라 접촉할 수밖에 없는 이물질을 제거한다.
물론 사용자가 폐기물을 배출하기 전 세척을 하여 배출하는 것이 가장 바람직하나 음식물을 비롯한 다양한 물질의 포장용기로 비닐이 사용됨에 따라, 세척을 완벽하게 하기 어려운 다양한 물질이 접촉될 뿐 아니라 일반 가정이나 산업현장에서 번거로움으로 인해 배출되는 플라스틱 및 비닐 폐기물의 세척이 완전하게 이루어지지 못하는 실정이다. 특히, 비닐하우스 등과 같이 농업용으로 사용되는 비닐의 경우 크기가 매우 클 뿐 아니라 흙이나 먼지와 같은 이물질을 완전하게 제거하는 것이 실질적으로 불가능함에 따라 본 발명에서는 전처리부(1)를 통해 이를 적절한 크기로 절단 후 세척을 하게 된다.
상기 용융조(2)는 절단 및 세척된 폐비닐을 고열로 용융시키기 위한 구성으로, 절단 및 세척된 폐비닐이 투입되는 호퍼(211)와 내부에서 교반된 원료가 배출되는 배출구(212)가 각각 한쪽과 다른 쪽으로 형성되는 본체(21)를 구비하게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용융조의 구조를 나타낸 구조도로서, 상기 본체(21)를 가열하여 내부에 수용된 폐비닐을 용융시킴에 있어 본 발명에서는 열매체를 이용한 간접가열이 이루어지도록 하며, 이를 위해 상기 본체(21)를 이루는 벽체에는 열매체가 순환하는 자켓(213)이 형성된다. 즉 고온으로 가열된 열매체를 본체(21) 내외측으로 일체형으로 형성된 통로인 자켓(213)을 통해 순환되도록 하며 본체(21)에 수용된 폐비닐을 가열한다.
본 발명에서 열매체는 열을 전달하기 위한 유체로서 가열상태를 유지하려는 특성이 있고 비등점이 비교적 높은 유류가 사용될 수 있으며, 상기 본체(21) 내부를 가열하여 폐비닐을 녹이되, 폐비닐에 포함된 PVC를 열분해 할 수 있는 온도까지 높일 수 있도록 하여, 용융된 폐비닐의 탈염에 필요한 에너지를 공급하여 탈염 효율을 증대할 수 있도록 기계적인 교반을 돕는다.
상기 본체(21) 내부에는 상기 호퍼(211)로 투입된 원료를 고열로 녹이며 상기 배출구(212)로 교반 및 이송하기 위한 2개 이상의 스크류(22)가 설치되며, 본체(21) 외측에는 상기 스크류(22)를 회전시키는 구동부(24)가 설치된다.
즉 가열 및 혼합에 의하여 탈염 효율을 높일 수 있는 다축 스크류 방식이 채택되며, 가열 효율을 높이기 위해 본체(21) 외벽뿐 아니라 스크류(22)의 축 가열방식을 채택하고자, 상기 스크류(22) 내부로 열매체 통과를 위한 통로(221)가 형성된다.
또한, 상기 스크류(22)는 회전축이 상기 본체(21) 외측으로 돌출되며 전동모터를 기반으로 동작하는 구동부(24)와 기어, 벨트, 체인 등으로 인해 연결되어 회전이 이루어지며 2개의 스크류(22)가 상호 역회전하도록 구성된다.
상기 스크류(22)의 회전과 더불어 내부 통로(221)를 통해 가열된 열매체가 흐르되 상기 통로(221)로 본체의 자켓(213)과 연결되어 열매체가 연속적으로 흘러 스크류(22) 날개의 열전달 효과로 본체(21) 내부의 폐비닐을 효과적으로 가열하게 된다.
이때 회전하는 스크류(22) 축 내부에 열매체를 공급함에 있어 메카니컬 씰(23) 등의 실링구조를 적용하여 회전하는 축 구조에서의 열매체 누설을 방지하며, 씰(23)의 열화를 방지하기 위해 후술되는 바와 같이 운용 중 씰(23)을 상시 냉각할 수 있는 구조를 마련하게 된다.
이와 더불어 상기 본체(21) 상측으로 폐비닐 용융에 따라 발생한 염소분이 배출되는 통기공(214)이 형성된다. 상기 통기공(214)은 호퍼(211)와 배출구(212) 사이에 적어도 하나 이상 형성시켜, 열분해되어 분리되는 염소분이 바로 배출될 수 있도록 한다.
상기 1차여과부(3)는 상기 통기공(214)으로 배출된 염소가스를 냉각 및 응축하여 여과하게 된다. 즉 상기 용융조(2)의 온도를 300℃ 정도로 유지할 시 혼합 폐비닐에 포함된 PVC가 열분해 되면서 염산분이 상기 통기공을 통하여 배출되며, 상기 1차여과부(3)는 이를 냉각 및 응축하여 회수하는 것이다.
이때 완전한 탈염 처리가 이루어질 수 있도록 상기 1차여과부(3)는 배출된 염소가스를 흡입하는 진공펌프(31)와, 상기 진공펌프(31)를 통해 흡입된 염소가스를 급속냉각하는 급냉조(32)와, 상기 급냉조(32)를 통해 응축된 연소를 회수하는 회수부(33)와, 잔여 염소가스를 흡착하여 배출시키는 흡착부(34)를 구비하게 된다.
즉 진공펌프(31)를 사용하여 상기 본체(21) 내부에서 열 분해된 염소가스를 최대한 흡입, 배출하며, 배출된 염소가스는 저온의 냉각수가 통과하는 열교환기 형태의 급냉조(32)를 통해 응축되고, 이와 연결된 탱크형태의 회수부(33)를 통해 모아 회수가 이루어진다. 이후 응축 및 회수가 되지 않은 소량의 염소가스는 이를 흡착할 수 있는 성분으로 이루어진 필터 구조의 흡착부(34)를 통과하며 제거되어 대기중으로 배출된다.
상기 가열기(4)는 상기 본체(21)의 자켓(213) 및 스크류(22) 내부의 통로로 열매체를 순환시켜 가열이 이루어지도록 하는 구성으로, 열매체를 가열시키는 보일러(41)와, 가열된 열매체를 상기 본체(21)의 자켓(213)과 스크류(22)의 통로(221)를 통해 공급 및 순환시키는 열매체펌프(42)를 구비한다.
열매체는 기본적으로 버너를 구비한 보일러(41)를 통해 가열되며, 열매체펌프(42)를 통해 가압되어 용융조(2)의 자켓(213)의 입구에 공급된다. 이후 압력에 의해 자켓(213)과 스크류(22) 내부의 통로(221)를 지나고 다시 보일러(41)로 공급되어 재가열이 이루어지며, 이때 온도변화에 따른 열매체의 팽창, 수축에 대응하여 질소가 일부 충진되어 열매체의 팽창, 수축에 대응하여 체적이 변하는 형태의 팽창조가 설치될 수도 있다.
상기 급냉압출부(5)는 상기 배출구(212)를 통해 배출되는 원료를 냉각하며 압출시키며 설정된 길이로 절단하여 펠릿을 만드는 구성이다. 즉 상술한 구성에 의해 염소분이 제거된 용융 폐비닐은 배출구(212)를 통하여 배출되며, 이를 직접 연소로에 유입하여 연료로 사용하는 것도 가능하나, 냉각하면서 적절한 크기로 절단하여 펠릿으로 제작하여 상용 청정연료로 활용할 수 있다.
이때 상기 배출구(212)를 통해 배출되는 폐비닐의 온도가 비교적 높음에 따라 냉각수 내지는 냉풍을 이용하여 이를 냉각시켜 굳힘과 더불어 회전하는 칼날 형태의 제2커터(51)를 통해 설정된 크기로 자르며 트레이(52)에 담길 수 있도록 한다.
상기 2차여과부(6)는 상기 급냉압출부(5) 측에서 발생하는 가스를 흡입하여 여과하는 구성으로, 기본적으로 앞서 설명한 통기공(214) 및 1차여과부(3)를 통해 공정 중 발생하는 대부분의 염소가스의 제거가 이루어질 수 있으나, 용융된 폐비닐의 높은 점성으로 인해 미세한 기포형태로 포함된 잔류 가스를 완벽하게 제거하는데 한계가 있으며 일부 상기 배출구(212)를 통한 배출이 일어날 수도 있으므로 이를 완벽히 제거하여 피해가 없도록 하는 것이다.
물론 염소가스 외에도 다양한 유해성분이 포함될 수 있으나 이러한 염소가스는 대표적인 독성물질로서 인체에 피해를 줄 수 있음에 따라 상기 2차여과부(6)를 통해 흡입, 여과하여 무해한 상태로 대기중에 배출시키는 것이다.
이를 위한 2차여과부(6)는 상기 배출구(212) 측에 근접설치되어 배출구(212) 및 용융되어 배출되는 폐비닐로부터의 가스를 흡입하는 흡입관(64) 및 흡입송풍기(61)를 구비한다. 또한, 상기 흡입관(64)과 연결되며 내부에 다수의 격막을 통해 형성된 유로로 흡입된 가스를 통과시켜 세정 후 배출하는 세정탑(62)이 구비되며, 가성소다를 통해 유해한 성분인 염소가스가 중화되도록 상기 세정탑에 가성소다를 공급 순환시키는 가성소다공급부(63)를 구비하게 된다. 즉 가스가 통과하는 세정탑(62) 내부로 가성소다를 뿌려 중화가 이루어지도록 하며, 잔여 가성소다는 회수되어 재공급이 이루어지게 된다.
상기 냉각부(7)는 냉각을 위한 냉각수를 순환시키기 위한 구성으로, 앞서 언급한 바와 같이 스크류(22)의 열매체 누설을 방지하기 위한 씰(23) 부분과 1차여과부(3)의 급냉조(32)와 상기 급냉압출부(5)에 저온의 냉각수를 공급하게 된다. 냉각수는 겨울철은 외기와 열교환 하거나 별도의 냉동기를 통해 열교환이 이루어지며 저온상태를 유지하며 각 개소에 냉기를 공급한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전처리 과정을 나타낸 공정도로, 비닐 폐기물 재활용을 위한 전처리를 수행하기 위한 주요구성으로 상기 전처리부는 절단부(11)와, 세정부(13)와, 건조부(14)의 세부구성으로로 이루어진다.
상기 절단부(11)는 비닐 폐기물을 원활한 전처리를 위해 설정된 크기로 절단하기 위한 구성으로, 비닐 폐기물이 투입되는 투입구(111)와, 투입구(111)와 연결되는 제1챔버(112)와, 상기 제1챔버(112) 내부에서 폐기물을 설정된 크기로 절단하는 제1커터(121)와, 절단된 폐기물을 한쪽으로 밀어 배출하는 배출수단(122)을 구비한다.
상기 제1커터(121)는 기본적으로 전동방식으로 동작하는 회전톱날 등으로 이루어져 투입된 폐기물을 절단하게 되며, 절단되어야 할 크기 및 폐비닐류가 회전하는 커터에 감기는 것을 방지하기 위해 복수의 회전톱날을 설정된 간격으로 배치하는 방식으로 구현하게 된다.
상기 투입구(111)를 통해 제1챔버(112)의 한쪽으로 투입된 폐기물은 상기 제1커터(121)를 통한 절단과 함께 제1챔버(112)의 다른 쪽으로 이송되어 배출이 이루어지며, 바람직하게는 상기 제1챔버(112)의 바닥면이 한쪽에서 다른 쪽으로 하향 경사지는 통 형상으로 구성하여 자연스럽게 폐기물이 절단되어 이동하도록 하되, 상기 배출수단(122)을 전동방식으로 회전하는 이송기어 형태로 구성하여 절단된 폐기물의 이송 및 배출을 돕도록 한다.
상기 세정부(13)는 절단된 폐기물을 취합하여 표면에 묻은 이물질을 세척하여 제거하기 위한 구성으로, 상기 절단부(11)를 통해 배출된 폐기물을 취합하여 세정액과 함께 수용하는 제2챔버(131)를 구비한다.
상기 제2챔버(131)에는 세정액을 공급받는 공급부(132)와, 내부 세정액을 배출하기 위한 배출부(133)가 구비된다.
이때 세정액은 기본적으로 물을 비롯하여 필요에 따라 폐기물 표면의 이물질을 용이하게 제거하도록 계면활성제 성분의 세제와, 폐기물에 화학적 영향을 최소화하면서 유분 등의 이물질을 제거할 수 있는 용제 등을 포함할 수 있으며, 상기 공급부(132) 및 배출부(133)는 각각 세정액의 유출을 위한 배관 및 밸브를 포함하여, 설정된 세정절차에 따른 세정액의 공급 및 배출 제어가 이루어지게 된다.
더불어 투입된 폐기물이 설정시간 동안 세정액 내에서 충분한 세정이 이루어질 수 있도록 상기 제2챔버(131) 내의 세정액을 순환시키되 순환되는 세정액을 여과하여 이물질을 걸러내는 필터부(136)가 설치된 순환부(134)가 구비된다.
상기 순환부(134)는 상기 제2챔버(131) 하부로부터 세정액을 흡입하여 제2챔버(131) 상측으로 재공급할 수 있도록 구성된 순환배관 및 순환펌프(135)를 구비하게 되며, 순환배관을 통과하는 세정액에 포함된 이물질, 즉 고형성분을 걸러내기 위한 필터부(136)가 설치되어, 상기 제2챔버(131) 내부에서 폐기물의 표면으로부터 분리된 후 하측으로 침전되는 이물질이 상기 필터부(136)를 통해 걸러지며 세정이 이루어질 수 있도록 구성된다.
이때 폐기물 표면의 이물질이 충분히 분리될 수 있도록 설정시간 폐기물의 침지 상태를 유지하며 세정액 순환이 이루어지도록 하며, 상기 순환부(134)를 통해 순환되는 세정액의 압력과 제2챔버(131) 내부에서의 세정액 유동으로 이물질의 제거가 이루어질 수 있다.
또한, 설정시간 동안 상기 순환부(34)를 운용한 이후 배출부(133)를 통해 제2챔버(131) 내의 세정액을 배출한 후, 상기 공급부(132)를 통해 물을 공급하고 이를 상기 순환부(134)를 통해 순환시키는 방식으로 폐기물 표면의 잔류세정액 성분을 씻어낼 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 필터부의 구조를 나타낸 단면도이다.
상기 필터부(136)는 세정액이나 물을 통해 폐기물로부터 씻겨진 이물질을 분리하기 위한 구성으로, 장시간 운영에도 기능저하 없는 연속적인 이물질 제거를 위해 본 발명에서는 비중차를 이용하여 이물질을 분리하는 구조를 채택하게 된다.
이에 본 발명의 실시예에 따른 필터부(136)는 첨부된 도면과 같이 상측과 하측이 좁아지는 형태의 원통형 외부몸체(1361)를 구비하며, 상기 외부몸체(1361) 내측으로는 외부몸체(1361)의 상측 내벽에 접하고 하측이 외부몸체(1361) 내에서 개방되는 원통형의 내부몸체(1362)가 형성된다.
또한, 상기 외부몸체(1361) 상측으로 상기 제2챔버(131)에서 순환펌프(135)를 통해 이송된 세정액이 유입되되 외부몸체(1361) 둘레의 접선방향으로 유입로(1364)가 형성되고, 상기 내부몸체(1362) 내측 상단에는 유출로(1365)가 형성되어, 상기 유입로(1364)를 통해 유입된 세정액이 외부몸체(1361) 및 내부몸체(1362) 사이를 나선형으로 회전하며 하향이동 후 하부 중앙에서 상기 내부몸체(1362) 중앙부를 통해 상승하며 상기 유출로(1365)를 통해 배출된다.
이때 외부몸체(1361) 내벽을 따라 나선형으로 회전하는 세정액에 포함된 이물질은 비중차로 인해 좁아지는 외부몸체(1361) 하부에 침전되며, 이와 더불어 상기 내부몸체(1362) 내측으로는 지그재그 형태의 유로를 형성하도록 복수의 격판(1363)이 설치됨에 따라 상승하는 세정액에 포함된 이물질이 상기 격판(1363)과 충돌하며 중력에 의해 하측으로 떨어지는 형태로 세정액으로부터 분리가 이루어진다.
또한, 첨부된 도면과 같이 상기 격판(1363)은 개방되어 유로를 형성하는 측으로 하향경사를 갖도록 설치되어 격판(1363)에 상측으로 떨어진 이물질이 중력에 의해 자연스럽게 외부몸체(1361) 하측으로 침전되며 모일 수 있도록 하며 앞서 언급한 바와 같이 내부몸체(362)의 상측 중앙과 연통되어 유출로(1365)를 형성하는 외부몸체(1361)의 상단이 좁아지는 형상을 하게 됨에 따라 유속이 느려지며 이물질의 침전 및 분리를 촉진하게 된다.
이때 상기 내부몸체(1362) 하측으로는 메시구조의 거름망(1366)이 형성되어 중력에 의해 침전되는 이물질을 하측으로 통과시키되 세정액의 유동에 의해 침전된 이물질이 상측으로 이동하는 것을 억제한다.
또한, 상기 외부몸체(1361) 하단, 즉 좁아지는 부분의 중앙에는 침전된 이물질을 배출하기 위한 슬러지배출로(1367) 및 상기 슬러지배출로(1367)를 개폐하는 슬러지밸브(1368)가 설치되어 이물질 침전상태에 따라 또는 주기적으로 슬러지밸브(1368)를 개방하며 침전된 이물질이 외부로 배출될 수 있도록 한다.
상기 건조부(14)는 상기 세정부(13)에서 세정된 폐기물을 건조하기 위한 구성으로, 상기 세정부(13)에서 세정된 폐기물을 이송받는 제3챔버(41)를 구비하게 된다.
이때 상기 제3챔버(141) 내부에는 전기방식의 히터를 기반으로 수용된 폐기물을 설정된 온도로 가열하며 건조시키는 가열부(142)와, 가열된 공기가 상기 제3챔버(141) 내부를 순환할 수 있도록 순환팬을 설치할 수 있다.
또한, 상기 제3챔버(141)에 수용된 폐기물이 고온에 균일하게 노출될 수 있도록 바닥면에는 수용된 폐기물을 교반하기 위한 교반날개 및 교반모터롤 이루어지는 교반부(143)를 설치하는 것이 바람직하다.
상기 제어부(8)는 상술한 일련의 구성, 즉 전처리부(1)와, 용융조(2)와, 1차여과부(3)와, 가열기(4)와, 급냉압출부(5)와, 2차여과부(6)와, 냉각부(7)를 설정된 절차에 따라 제어하기 위한 구성이다. 구체적으로 전처리부(1)에서는 상기 제1커터(121) 및 배출수단(122)을 비롯하여 세정부(13) 및 건조부(14)의 일련의 전자적인 구성들, 즉 공급부(132), 배출부(133), 순환펌프(135), 슬러지밸브(1368), 가열부(142), 교반부(143)를 제어하는 것으로, 상기 제2챔버(131)에서 순환되는 세정액 중 이물질을 감지하는 센서부(137)를 구비하며, 상기 센서부(137)의 측정결과를 모니터링하며 이들의 측정값을 근거로 제어가 이루어지도록 한다.
더불어 상기 센서부(137)는 순환부에 설치되어 순환되는 세정액이 전체 또는 일부 통과하는 투명관(1371)과, 상기 투명관(1371)을 사이에 두고 대향하도록 설치된 발광소자(1372) 및 수광소자(1373)를 구비하여 상기 수광소자(1373)의 측정결과를 이용하게 된다. 즉 기본적인 세정액의 탁도를 반영한 수광소자의 측정값에 대하여 세정액에 포함된 이물질의 농도가 증가함에 따라 변하는 수광소자(1373)의 측정값 변화를 통해 세정액 중 이물질의 농도를 측정하는 것이다.
상술한 일련의 구성에 따라 상기 제어부(8)의 제어 알고리즘을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 투입구(111)를 통해 플라스틱 및 비닐폐기물이 투입되면 상기 제1커터(121)를 통한 절단과 배출수단(122)을 통한 이송이 이루어지며 절단된 폐기물은 제2챔버(131)에 수용되며 상기 공급부(132)를 통한 공급된 세정액에 침지된다. 이때 원활한 세정을 위해 설정된 시간 침지 상태를 유지하여 불림 효과가 이루어지도록 하며 세정액이 정량 공급된 후 상기 순환펌프(135)를 통한 세정액의 순환이 설정시간 동안 이루어지며 이물질의 분리, 제거가 이루어진다. 이때 센서부(137)를 통해 세정액 내부의 이물질 농도를 측정하며 설정된 수치 이하가 될 때까지 순환을 시키게 된다.
이후 상기 배출부(133)를 통해 세정액의 배출이 이루어지고, 상기 공급부(132)를 통해 물을 공급 후 이를 순환부(134)를 통한 순환과 배출부(133)를 통한 배출을 1회 이상 수행하며 잔류 세정액 및 이물질을 제거한다.
세정이 완료된 폐기물은 제3챔버(141)로 투입되어 가열부(142)를 통한 건조가 진행된다.
건조가 완료된 폐비닐은 호퍼(211)에 투입되며, 상기 가열기(4)의 보일러(41)와 열매체펌프(42)를 통해 가열된 열매체가 자켓(213)과 스크류(22)의 통로(221)를 순환하며 본체(21) 내부 폐비닐의 용융이 이루어진다.
이후 상기 스크류(22)를 통해 교반 중 용융됨 폐비닐로부터 발생한 염소가스는 본체(21) 상부의 통기공(214)과 1차여과부(3)의 진공펌프(31)를 통해 배출되고 급냉조(32) 및 회수부(33)를 통해 회수되고 잔여 가스는 흡착부(34)를 통해 여과된 후 배출된다.
이후 배출구(212)를 통해 용융된 폐비닐의 배출이 이루어지며, 급냉압출부(5)를 통한 냉각과 제2커터(51)를 통한 절단이 이루어지며 펠릿이 제조된다. 이때 2차여과부(6)의 흡입송풍기(61)를 통해 배출구(212)를 통해 배출되는 가스를 흡입 후, 세정탑(62)과 가성소다공급부(63)를 통한 중화가 이루어지며, 냉각부(7)를 통해 스크류(22)의 씰(23)과 급냉조(32) 및 급냉압출부(5)로 저온의 냉각수를 공급하여 냉각이 이루어지게 된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 자명한 변형할 수 있다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예를 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
1: 전처리부 11: 절단부 111: 투입구
112: 제1챔버 121: 제1커터
122: 배출수단 13: 세정부
131: 제2챔버 132: 공급부
133: 배출부 134: 순환부
135: 순환펌프 136: 필터부
1361: 외부몸체 1362: 내부몸체
1363: 격판 1364: 유입로
1365: 유출로 1366: 거름망
1367: 슬러지배출로 1368: 슬러지밸브
137: 센서부 1371: 투명관
1372: 발광소자 1373: 수광소자
14: 건조부 141: 제3챔버
142: 가열부 143: 교반부
2. 용융조 21: 본체 211: 호퍼
212: 배출구 213: 자켓
214: 통기공 22: 스크류
221: 통로 23: 씰
24: 구동부
3: 1차여과부 31: 진공펌프 32: 급냉조
33: 회수부 34: 흡착부
4: 가열기 41: 보일러 42: 열매체펌프
5: 급냉압출부 51: 제2커터 52: 트레이
6: 2차여과부 61: 흡입송풍기 62: 세정탑
63: 가성소다공급부 64: 흡입관
7: 냉각부
8: 제어부
112: 제1챔버 121: 제1커터
122: 배출수단 13: 세정부
131: 제2챔버 132: 공급부
133: 배출부 134: 순환부
135: 순환펌프 136: 필터부
1361: 외부몸체 1362: 내부몸체
1363: 격판 1364: 유입로
1365: 유출로 1366: 거름망
1367: 슬러지배출로 1368: 슬러지밸브
137: 센서부 1371: 투명관
1372: 발광소자 1373: 수광소자
14: 건조부 141: 제3챔버
142: 가열부 143: 교반부
2. 용융조 21: 본체 211: 호퍼
212: 배출구 213: 자켓
214: 통기공 22: 스크류
221: 통로 23: 씰
24: 구동부
3: 1차여과부 31: 진공펌프 32: 급냉조
33: 회수부 34: 흡착부
4: 가열기 41: 보일러 42: 열매체펌프
5: 급냉압출부 51: 제2커터 52: 트레이
6: 2차여과부 61: 흡입송풍기 62: 세정탑
63: 가성소다공급부 64: 흡입관
7: 냉각부
8: 제어부
Claims (5)
- 폐비닐류를 이용한 재생 펠릿 제조 시스템에 있어서,
폐비닐을 설정된 크기로 절단 및 세척하는 전처리부(1);
절단 및 세척된 폐비닐이 투입되는 호퍼(211)와 내부에서 교반된 원료가 배출되는 배출구(212)가 각각 한쪽과 다른 쪽으로 형성되되 열매체가 순환하는 자켓(213)을 갖는 본체(21)와, 상기 본체(21) 내부에 설치되며 상기 호퍼(211)로 투입된 원료를 상기 배출구(212)로 교반 및 이송하며 내부에 열매체 통과를 위한 통로가 형성된 2개 이상의 스크류(22)와, 상기 스크류(22)를 회전시키는 구동부(24)와, 상기 본체(21) 상측으로 폐비닐 용융에 따라 발생한 염소분이 배출되는 통기공(214)을 갖는 용융조(2);
상기 통기공(214)으로 배출된 염소가스를 냉각 및 응축하여 여과하는 1차여과부(3);
열매체를 가열시키는 보일러(41)와, 가열된 열매체를 상기 본체의 자켓(213)과 스크류(22)의 통로를 통해 공급 및 순환시키는 열매체펌프(42)를 구비한 가열기(4);
상기 배출구(212)를 통해 배출되는 원료를 냉각하며 압출시키며 설정된 길이로 절단하는 급냉압출부(5);
상기 급냉압출부(5) 측에서 발생하는 가스를 흡입하여 여과하는 2차여과부(6); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐비닐류를 이용한 재생 펠릿 제조 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 1차여과부(3)는 배출된 염소가스를 흡입하는 진공펌프(31)와, 흡입된 염소가스를 급속냉각하는 급냉조(32)와, 상기 급냉조(32)를 통해 응축된 연소를 회수하는 회수부(33)와, 잔여 염소가스를 흡착하여 배출시키는 흡착부(34)를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐비닐류를 이용한 재생 펠릿 제조 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 2차여과부(6)는 가스를 흡입하는 흡입관(64) 및 흡입송풍기(61)와, 다수의 격막을 통해 형성된 유로로 흡입된 가스를 통과시켜 세정 후 배출하는 세정탑(62)과, 상기 세정탑(62)에 가성소다를 공급 순환시키는 가성소다공급부(63)를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐비닐류를 이용한 재생 펠릿 제조 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 전처리부(1)는,
비닐 폐기물이 투입되는 투입구(111) 및 상기 투입구(111)와 연결되는 제1챔버(112)와, 상기 제1챔버(112) 내부의 폐기물을 설정된 크기로 절단하는 제1커터(121)와, 절단된 폐기물을 한쪽으로 밀어 배출하는 배출수단(122)을 구비한 절단부(11)와, 상기 절단부(11)를 통해 배출된 폐기물을 취합하여 수용하는 제2챔버(131)와, 상기 제2챔버(131)에 세정액을 공급 및 배출하는 공급부(132) 및 배출부(133)와, 상기 제2챔버(131) 내의 세정액을 순환시키되 순환되는 세정액을 여과하는 필터부(136)가 설치된 순환부(134)를 구비하는 세정부(13)와, 상기 세정부(13)에서 세정된 폐기물을 가열하며 건조시키는 건조부(14)로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐비닐류를 이용한 재생 펠릿 제조 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 필터부(136)는,
상측과 하측이 좁아지는 형태의 원통형 외부몸체(1361)와, 상기 외부몸체(1361) 내부 상측면에 접하며 하측이 개방되되 내측으로 지그재그 형태의 유로를 형성하는 복수의 격판(1363)을 구비한 원통형 내부몸체(1362)와, 상기 외부몸체(1361) 상측으로 세정액을 유입시켜 내부몸체 외측으로 나선형으로 하향이동시키는 유입로(1364)와, 상기 내부몸체(1362) 내측 상단에 형성되어 세정액을 외부로 배출하는 유출로(1365)와, 상기 외부몸체(1361) 하단에 형성된 슬러지배출로(1367) 및 슬러지밸브(1368)를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐비닐류를 이용한 재생 펠릿 제조 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020190063474A KR102153748B1 (ko) | 2019-05-29 | 2019-05-29 | 폐비닐류를 이용한 재생 펠릿 제조 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
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