KR102213139B1

KR102213139B1 - 열분해로 슬러지 배출장치

Info

Publication number: KR102213139B1
Application number: KR1020190096140A
Authority: KR
Inventors: 조상태
Original assignee: 조상태
Priority date: 2019-08-07
Filing date: 2019-08-07
Publication date: 2021-02-05

Abstract

본 발명은 열분해로 슬러지 배출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열분해로에서 배출되는 탄화슬러지가 워터재킷이 구비된 슬러지 배출관을 통해 배출되게 함으로써 열분해반응로의 가동종료와 동시에 반응로의 온도가 약 400℃ 전후의 고온상태에서 탄화슬러지를 냉각하면서 배출할 수 있도록 하는 열분해로 슬러지 배출장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 열분해로 슬러지 배출장치는, 고분자 폐기물를 열분해하여 저분자량화한 후 열분해 가동을 종료한 다음 탄화가 된 잔재물(탄화슬러지)는 슬러지 배출구로 배출하고, 로 내의 잔류 유증기는 약진공압으로 수거탱크로 흡입하는 열분해로와, 일측이 상기 슬러지 배출구의 플랜지에 결합되어 연통되고 타측이 슬러지 수거탱크에 연통되는 슬러지 배출관의 외주연에 워터재킷이 감싸는 식으로 구비되어 슬러지 배출구에서 배출된 슬러지를 통과하는 경우 이를 냉각하여 슬러지 수거탱크에 모이게 하는 슬러지 배출장치를 포함하여 구성된다.

Description

열분해로 슬러지 배출장치 {Sludge Discharge Device by Pyrolysis}

본 발명은 열분해로 슬러지 배출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열분해로에서 배출되는 탄화슬러지가 워터재킷이 구비된 슬러지 배출관을 통해 배출되게 함으로써 열분해반응로의 가동종료와 동시에 반응로의 온도가 약 400℃ 전후의 고온상태에서 탄화슬러지를 냉각하면서 배출할 수 있도록 하는 열분해로 슬러지 배출장치에 관한 것이다.

일반적으로 열분해란 유기물을 무산소 상태하에서 간접열을 가하여 분해시키는 것으로서, 고분자 유기물에 열을 가하면 분자구조가 파괴됨과 동시에 이로부터 발생되는 열분해가스를 응축시켜 보다 간단한 저분자 물질로 전환된 부산물을 얻어 폐기물을 재활용할 수 있게 된다.

이와 같은 부산물은 고체 상태의 카본, 액체 상의 오일 및 기체상의 불응축성 가스 등이 있다.

오일과 카본을 회수하기 위한 열분해 장치를 이용하여 폐타이어, 폐고무, 비닐, 플라스틱, 피혁 슬러지 등의 고분자 화합물을 열분해 시키면 열분해될 때 발생된 가스는 배기관을 따라 배출되어지고, 배출되어진 가스를 냉각 및 정제하여 오일을 얻게 된다.

이러한 열분해 반응장치는 통상적으로 열분해로를 포함하고 있다.

종래의 열분해로는 열분해된 고형성분을 배출하기 위한 고형물 배출구, 오일성분을 함유한 가스성분을 배출하기 위한 가스배출구, 처리대상인 유기물을 공급받기 위한 투입구, 열분해로의 내부를 가열시키기 위한 버너, 및 투입된 유기물을 고형물(슬러지) 배출구로 이송시키기 위한 이송장치를 포함하고 있다.

이러한 구성을 가지고 있는 열분해로는 배치(batch)타입이어서, 투입구와 고형물 배출구를 선택적으로 닫을 수 있으므로 로내를 열분해에 바람직한 상태인 무산소 상태로 유지하기에는 바람직하다.

이러한 열분해로에서 로의 가동이 중지되면 고형물(슬러지)를 배출하고 노를 냉각시켜야 다음 작업이 가능한데, 종래의 열분해로는 로를 냉각하는데 통상 10시간 정도로 많이 소요되어 수율이 낮고, 로의 가동 중 발생되는 중질유가 고형물(슬러지) 배출구에 포집되어 반응고 상태가 되므로 이를 제거하고 슬러지를 배출해야 하기 때문에 작업 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

등록번호 제20-0369280호(공고일자 2004년12월03일)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 슬러지 배출시 배출구에 연결된 배출관의 외주면에 구비된 수냉 재킷에 의해 냉각하여 로의 냉각 시간 단축으로 수율을 높이고, 열분해로 작동 중에 포집되는 중질유를 상기 배출구 측면에 설치된 중질유 배출관을 통해 배출하여 작업 효율을 향상시킬 수 있는 열분해로 슬러지 배출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 열분해로 슬러지 배출장치는, 고분자 폐기물를 열분해하여 저분자량화한 후 열분해 가동을 종료한 다음 탄화가 된 잔재물(탄화슬러지)는 슬러지 배출구로 배출하고, 로 내의 잔류 유증기는 약진공압으로 수거탱크로 흡입하는 열분해로; 및

일측이 상기 슬러지 배출구의 플랜지에 결합되어 연통되고 타측이 슬러지 수거탱크에 연통되는 슬러지 배출관의 외주연에 워터재킷이 감싸는 식으로 구비되어 슬러지 배출구에서 배출된 슬러지를 통과하는 경우 이를 냉각하여 슬러지 수거탱크에 모이게 하는 슬러지 배출장치;

를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 슬러지 배출관은 슬러지 배출구의 플랜지에 결합되고 제1워터재킷을 구비한 수직 배출관과, 상기 수직 배출관에 일측이 경사지게 연장되고 타측이 슬러지 수거탱크에 연결되며 제2워터재킷을 구비한 경사 배출관으로 이루어지되,

상기 경사 배출관은 경사지게 회전축을 가지며 수직 배출관을 통해 공급되는 슬러지를 회전하면서 슬러지 수거탱크 쪽으로 이송시키는 이송스크루가 장착되고, 상기 이송스크루는 수직 배출관에 연통되는 슬러지 입구보다 슬러지 수거탱크에 연통된 슬러지 출구의 높이가 높은 곳에 위치하도록 비스듬하게 기울어진 상태로 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬러지 수거탱크는 약진공수단이 구비되어 약진공 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬러지 배출구와 수직 배출관 사이에는 그 사이를 횡으로 슬라이딩하여 개폐하는 제1차단판이 구비되어 열분해로가 가동 중일 때는 폐쇄되고 가동이 중지된 경우에는 개방되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1차단판 상부의 슬러지 배출구 측면에 결합되는 엘보우와, 상기 엘보우 하단부와 상단부가 플랜지 결합으로 탈착 가능하게 연결되는 중질유 배출관과, 상기 중질유 배출관의 하단부에 연통되는 중질유 수거탱크로 이루어진 중질유 배출장치가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 엘보우에, 내부를 횡으로 슬라이딩하여 개폐하는 것으로 중질유를 배출하는 경우에 개방되는 제2차단판과, 그 엘보우 내부를 눈으로 확인할 수 있도록 하는 점검창이 구비되는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 슬러지 배출시 배출구에 연결된 배출관의 외주면에 구비된 수냉 재킷에 의해 냉각하여 로의 냉각 시간 단축으로 수율을 높이고, 열분해로 작동 중에 포집되는 중질유를 상기 배출구 측면에 설치된 중질유 배출관을 통해 배출하여 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용되는 열분해로를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 슬러지 배출구에 연결되는 슬러지 배출장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 슬러지 배출구 측면에 연결되는 중질유 배출장치를 보여주는 도면이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용되는 열분해로를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 열분해반응로(100)는 폐비닐 등의 폐합성수지를 전처리 공정이 불필요한 무산소 상태에서 간접가열하여 열분해로(200) 내로 공급하는 것으로, 파쇄 및 건조 등의 전처리 공정이 불필요한 고분자 폐기물을 간접가열하여 약 450도 전후까지의 가열공정을 통하여 고체→액체→기체의 상태로 화학적인 변화를 통하여 안정적으로 고분자의 물질이 저분자로 변환이 이루어진다.

가동종료후 탄화슬러지는 열분해로의 시계방향의 역방향으로 회전시켜 탄화슬러지를 열분해 반응로의 후단으로 이동을 시켜면서 열분해로(200)와 접속되어있는 슬러지배출 투입구(210)를 통해 탄화슬러지가 안정적으로 이송스쿠루에 공급하게 된다.

즉, 고분자 폐기물은 파쇄 및 선별공정이 필요로 하지 않는 공법으로서 열분해반응로(100) 배치식(Batch)방법을 적용하여, 고분자 폐기물에 함유된 유기폐기물을 탄화슬러지화 하여 선별 및 파쇄공정에서 발생할 수 있는 제2차 환경오염을 방지하여 약 5,000칼로리의 열량을 가진 고형연료로 생산할 수 있게 된다.

이러한 열분해반응로(100)로는 구동부, 원료공급부, 스크루 등으로 구성되어 고주파를 이용한 유도가열 방식으로 고분자 폐기물을 용융시키면서 압축하여 열분해로(200) 쪽으로 이송 공급하는 통상의 열분해반응로를 채용할 수 있다.

한편, 열분해반응로(100)는 열분해로(200)에 적어도 하나 이상으로 연결 설치할 경우 고분자 폐기물의 용융물을 순차적으로 연속 공급할 수 있으므로 연속공정에 의한 생산성의 향상을 도모할 수 있다.

열분해로(200)는 열분해반응로(100)에서 투입구(210)를 통해 공급되는 고분자 폐기물을 공기가열기(미도시)로부터 공급되는 고열의 열풍이 순환되면서 간접 가열하여 열분해하는 것으로, 고분자 폐기물을 열분해하여 저분자량화한 후 탄화가 된 잔재물(탄화슬러지)은는 슬러지 배출구(240)로 배출하고, 잔류 유증기는 약진공압을 통해 수거탱크(냉각탑(300))으로 이동하게 된다.

상기 열분해로(200)는 로내에서 발생하는 잔류 유증기를 포집하여 냉각탑(300)으로 수송하기 위한 유증기 포집구(230)가 적어도 하나 이상으로 형성되어 있고, 로 내부에는 수평방향으로 회전축을 가지며 투입구(210)를 통해 공급되는 고분자 폐기물을 감속모터(M) 등과 같은 별도의 구동원에 의해 회전하면서 배출구(240) 쪽으로 교반하면서 이송시키는 이송스크루(220)가 장착된다.

상기 슬러지 배출구(240)는 열분해로(200)의 하방으로 형성되는데, 이 슬러지 배출구(240)를 통해 배출된 슬러지(탄화슬러지)는 도 2의 슬러지 배출장치(400)를 통과하면서 냉각되고, 포집된 중질유는 슬러지 배출구(240)의 측면에 엘보우(510)를 통해 연결된 도 3의 중질유 배출장치(500)를 통해 배출된다.

도 2는 도 1의 슬러지 배출구에 연결되는 슬러지 배출장치를 보여주는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이 슬러지 배출장치(400)는 수직 배출관(410), 경사 배출관(420), 이송 스크루(430) 및 슬러지 수거탱크(400)를 포함하여 구성된다.

상기 수직 배출관(410) 상단부는 슬러지 배출구(240)의 하단부에 플랜지(412,242) 결합에 의해 연결되고 수직 배출관(410)의 하단부는 경사 배출관(420)이 경사지게 연장 형성된다.

이때 슬러지 배출구(240)와 수직 배출관(410) 사이에는 그 사이를 횡으로 슬라이딩하여 개폐하는 차단판(250)이 구비되어 열분해로가 가동 중일 때는 닫혀지고(폐쇄되고) 가동이 중지된 경우에는 개방된다.

즉 열분해로(200)의 가동이 끝나면 이송스크루(220)를 회전시켜 슬러지 배출구(240) 쪽으로 밀어낸 후, 차단판(250)으로 슬러지 배출구(240)를 개방하여 슬러지를 하방의 수직 배출관(410)을 통해 배출한다.

이때 슬러지 온도는 400~500℃가 되고 수직 배출관(410)의 길이는 후술하는 경사 배출관(420)의 길이와 같은 약 4~5미터가 된다.

또한 상기 수직 배출관(410)에는 그 외주연상에 이를 감싸는 식으로 구비되고 상,하부에 각각 유입구 및 배출구를 갖추어 수냉식으로 슬러지를 냉각시키도록 하는 워터재킷(414)이 구비되고, 이에 의해 상기 슬러지가 수직 배출관(410)을 통과하면서 1차 냉각되어 경사 배출관(420)으로 공급된다.

상기 경사 배출관(420)의 내부에는 경사지게 회전축을 가지며 수직 배출관(410)을 통해 공급되는 1차 냉각 슬러지를 감속모터(M') 등과 같은 별도의 구동원에 의해 회전하면서 슬러지 수거탱크(440) 쪽으로 이송시키는 이송스크루(430)가 장착된다.

이때 이송스크루(430)는 수직 배출관(410)에 연통되는 슬러지 입구보다 슬러지 수거탱크(440)에 연통된 슬러지 출구의 높이가 높은 곳에 위치하도록 비스듬하게 기울어진 상태로 설치된다.

이로써 슬러지 입구를 통해 유입되는 슬러지가 이송스크루(430)를 따라 상승 이동하다가 자중에 의해 슬러지 출구를 통해 자연스럽게 낙하하여 슬러지 수거탱크(440)에 모이게 된다.

상기 경사 배출관(420)에도 그 외주연상에 이를 감싸는 식으로 구비되고 상,하부에 각각 유입구 및 배출구를 갖추어 수냉식으로 슬러지를 냉각시키도록 하는 워터재킷(422)이 구비되어, 이에 의해 상기 1차 냉각 슬러지가 경사 배출관(420)을 통과하면서 2차 냉각되어 슬러지 수거탱크(440)에 저장된다.

그리고 상기 슬러지 수거탱크(440)는 별도의 약진공수단(미도시)이 구비되어 약진공 상태를 유지함으로써 열분해로(200) 내의 고온 합성가스를 슬러지 수거탱크(440) 쪽으로 빠르게 배출시켜 로 내부를 더 빠르게 냉각할 수 있다.

이와 같은 슬러지 배출장치(400)에 의해 종래 10시간 정도 걸리된 노의 냉각 시간을 1/2 이하인 5 시간 이하로 빠르게 줄일 수 있고, 그만큼 수율을 높일 수 있다.

도 3은 도 1의 슬러지 배출구 측면에 연결되는 중질유 배출장치를 보여주는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이 중질유 배출장치(500)는 엘보우(510), 중질유 배출관(530) 및 중질유 수거탱크(520)를 포함하여 구성된다.

상기 엘보우(510)는 차단판(250) 상부의 슬러지 배출구(240) 측면에 결합되는 L자형 이음쇠로서 점검창(514)과 차단판(512)을 구비한다.

상기 차단판(512)은 엘보우(510)의 내부를 횡으로 슬라이딩하여 개폐하는 것으로 평소에는 닫혀지고(폐쇄되고) 중질유를 배출하는 경우에는 개방된다.

이에 의해 열분해로(200) 가동 중에 포집되는 중질유가 후술하는 중질유 배출관(530)을 통해 중질유 수거탱크(520)에 저장된다.

상기 엘보우(510) 하단부는 중질유 배출관(530)의 상단부와 플랜지 결합으로 탈착 가능하게 연결되어, 상기 점검창(514)을 통해 내부 상태를 눈으로 확인하여 청소가 필요한 경우 가동 중지 후 결합 부위를 분해하여 슬러지 배출시 엘보우(510)나 중질유 배출관(530) 또는 슬러지 배출구(240)에 쌓인 슬러지를 청소할 수 있다.

상기 중질유 배출관(530)의 하단부는 중질유 수거탱크(520)와 연통되고, 상기 중질유 수거탱크(520)에는 측면에 점검창(524)이, 하부에 밸브(522)가 구비된다.

상기 점검창(524)을 통해 중질유 수거탱크(520)에 중질유가 찬 것을 확인하고, 밸브(522)를 통해 외부로 배출할 수 있다.

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

200: 열분해로 400: 슬러지 배출장치
410: 수직 배출관 420: 경사 배출관
430: 이송스크루 440: 슬러지 수거탱크
500: 중질유 배출장치 510: 엘보우
520: 중질유 배출관 530: 중질유 수거탱크

Claims

고분자 폐기물를 열분해하여 저분자량화한 후 열분해 가동을 종료한 다음 탄화가 된 잔재물은 슬러지 배출구로 배출하고, 로 내의 잔류 유증기는 약진공압으로 수거탱크로 흡입하는 열분해로; 및
일측이 상기 슬러지 배출구의 플랜지에 결합되어 연통되고 타측이 슬러지 수거탱크에 연통되는 슬러지 배출관의 외주연에 워터재킷이 감싸는 식으로 구비되어 슬러지 배출구에서 배출된 슬러지를 통과하는 경우 이를 냉각하여 슬러지 수거탱크에 모이게 하는 슬러지 배출장치;를 포함하며,
상기 슬러지 배출관은 슬러지 배출구의 플랜지에 결합되고 제1워터재킷을 구비한 수직 배출관과, 상기 수직 배출관에 일측이 경사지게 연장되고 타측이 슬러지 수거탱크에 연결되며 제2워터재킷을 구비한 경사 배출관으로 이루어지되,
상기 경사 배출관은 경사지게 회전축을 가지며 수직 배출관을 통해 공급되는 슬러지를 회전하면서 슬러지 수거탱크 쪽으로 이송시키는 이송스크루가 장착되고, 상기 이송스크루는 수직 배출관에 연통되는 슬러지 입구보다 슬러지 수거탱크에 연통된 슬러지 출구의 높이가 높은 곳에 위치하도록 비스듬하게 기울어진 상태로 설치되고,
상기 슬러지 배출구와 수직 배출관 사이에는 그 사이를 횡으로 슬라이딩하여 개폐하는 제1차단판이 구비되어 열분해로가 가동 중일 때는 폐쇄되고 가동이 중지된 경우에는 개방되며,
상기 제1차단판 상부의 슬러지 배출구 측면에 결합되는 엘보우와, 상기 엘보우 하단부와 상단부가 플랜지 결합으로 탈착 가능하게 연결되는 중질유 배출관과, 상기 중질유 배출관의 하단부에 연통되는 중질유 수거탱크로 이루어진 중질유 배출장치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 열분해로 슬러지 배출장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 슬러지 수거탱크는 약진공수단이 구비되어 약진공 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 열분해로 슬러지 배출장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 엘보우에, 내부를 횡으로 슬라이딩하여 개폐하는 것으로 중질유를 배출하는 경우에 개방되는 제2차단판과, 그 엘보우 내부를 눈으로 확인할 수 있도록 하는 점검창이 구비되는 것을 특징으로 하는 열분해로 슬러지 배출장치.