KR102400124B1 - 폐수지 유화 플랜트에서 배출되는 오염물질 정화시스템 및 정화방법 - Google Patents

폐수지 유화 플랜트에서 배출되는 오염물질 정화시스템 및 정화방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 폐수지를 가열하면서 발생되는 연소가스에 함유된 오염물질을 제거할 수 있고, 폐수지를 가열하면서 폐수지가 용융되기 전에 폐수지로부터 증발되는 수증기를 별도로 포집하여 정화할 수 있는 오염물질 정화시스템 및 정화방법에 관한 것이다.

Description

폐수지 유화 플랜트에서 배출되는 오염물질 정화시스템 및 정화방법{PURIFYING SYSTEM AND METHOD OF POLLUTANTS DISCHARGING FROM WASTE PLASTICS EMULSIFICATION PLANT}
본 발명은 폐수지 유화 플랜트에서 배출되는 오염물질 정화시스템 및 정화방법에 관한 것으로서, 폐수지를 가열하면서 발생되는 연소가스에 함유된 오염물질을 제거할 수 있고, 폐수지를 가열하면서 폐수지가 용융되기 전에 폐수지로부터 증발되는 수증기를 별도로 포집하여 정화할 수 있는 오염물질 정화시스템 및 정화방법에 관한 것이다.
일반적으로, 플라스틱(plastic)을 칭하는 합성수지는 성형이 용이하고 석유를 주 원료로 다양한 물질을 중합시켜 사용자로부터 요구되는 특성부여가 용이함에 따라 그 사용이 급격히 증가하였으며, 그로 인한 폐기물의 양도 증가하여 이의 처리가 사회적 문제로 대두되고 있다.
이러한 다량의 폐수지는 현재 대부분 소각 및 매립에 의하여 처리되고 일부만 재활용이 이루어지는 실정으로, 자연분해가 쉽게 이루어지지 않는 특성상 소각 및 매립은 결국 환경오염으로 이어지므로 재활용이 권장되는 가운데, 폐수지의 에너지화가 폐수지 재활용의 주요한 방법으로 검토되고 있다.
특히 수지제품을 생산하기 위해서 사용되는 연료인 석유의 매장량이 축소되면서 가격이 상승하는 실정에 따라 폐수지에 존재하는 유류 성분을 환원 회수하여 자원 재활용도를 높이기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
수거된 폐수지로부터 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 지적되었다.
또한, 과거에는 폐 플라스틱이 단순 PP, PE 재질로 비교적 재활용이 용이하였으나 근래에는 플라스틱 제조기술이 고도화되면서 단순 PP, PE 외에 PET, ABS, PC, PA, PBT, PPSU, PCALLOY 등 다양한 기능성 소재가 사용되고 있어 재활용 공정이 까다로운 상황이다.
특히 햇볕에 노출되는 용기 및 필름에 UV를 사용하여 PVC로 코팅을 하고, 내열 및 강도향상이 요구되는 용기 및 필름에는 실란가교을 첨가하고, 각종 포장지에는 PVC, PET, PA 등으로 인쇄 및 코팅이 이루어지므로 플라스틱 생산기술의 고도화는 재활용 가능한 폐플라스틱이 줄어들게 되었다.
이에 RDF, SRF 종류의 폐플라스틱을 반쯤 녹여서 분해하여 시멘트 공장이나 열병합 발전소에 연료용으로 쓰는 방법이 있으나, 폐수지에서 유증기를 생성하기 위한 연소가스에는 악취, 분진, 황산화 가스 및 염소 가스를 포함한 오염물질이 포함되어 있어 이들 오염물질의 정화에 어려움이 있었고 경비가 상당하여 결국 폐수지의 재활용에 대한 사업성이 낮아지는 문제가 있었다.
또한 폐수지를 녹이기 위하여 열을 가하면 수증기가 발생한다. 이러한 수증기는 폐수지에 묻어 있는 수분이 증발되어 생성되는 것으로, 오염물질이 포함되어 있을 수 있고 악취가 발생될 수 있으므로 이에 대한 정화가 요구된다. 종래에는 폐수지를 유화하면서 수증기도 함께 포집하고 수증기가 냉각되어 생성되는 폐수는 별도의 정화시설에서 처리되었다. 통상적으로 폐수지 1톤을 처리하면 폐수가 150㎏ 발생하고, 폐수 1톤당 처리비용이 28만원 정도로서 폐수지 재활용에 대한 경제성을 크게 악화시키는 요인이었다.
대한민국 등록특허 제10-0688324호(2007.02.24.)
본 발명의 목적은 폐수지를 가열하면서 발생되는 연소가스에 함유된 오염물질을 제거할 수 있는 오염물질 정화시스템 및 정화방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 폐수지를 가열하면서 폐수지가 용융되기 전에 폐수지로부터 증발되는 수증기를 별도로 포집하여 정화할 수 있는 오염물질 정화시스템 및 정화방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 폐수지 유화 플랜트에서 배출되는 오염물질 정화시스템에 관한 것으로, 일측으로 폐수지가 투입되고 타측으로 폐수지의 열분해에 따른 유증기가 배출되며 축 회전 가능한 원통형의 제1내부몸체와, 상기 제1내부몸체 하측에 배치되어 상기 제1내부몸체를 가열하는 제1버너와, 상기 제1내부몸체 및 제1버너를 감싸며 상기 제1버너에 의한 연소가스를 배출하는 제1가스배출관이 형성된 제1외부몸체를 구비하는 열분해로에서 폐수지를 유화하면서 발생되는 수증기와 연소가스를 포함하는 오염물질를 정화하여 대기중으로 배출하기 위한 오염물질 정화시스템에 있어서, 상기 제1내부몸체의 일측에 연결되어 흡착기에 의해 상기 제1내부몸체 내부의 수증기를 흡기하는 수증기흡기관과, 상기 수증기흡기관에 연통되게 연결되어 내부를 통과하는 수증기를 가열하여 탈취되도록 상기 제1외부몸체를 관통하여 고온의 제1외부몸체 내부를 경유하고 상기 제1가스배출관 내부를 통해 상기 제1외부몸체를 이탈하는 수증기가열관을 포함하는 수증기배기부; 상기 제1가스배출관을 통해 배기되는 연소가스에 포함된 오염물질을 집진하도록 상기 제1가스배출관에 일단이 연결되는 집진기; 일단은 상기 집진기를 통과한 연소가스가 유입되도록 상기 집진기의 타단에 연결되고 중단은 상기 수증기가열관과 연결되어 상기 연소가스와 수증기가 혼합되어 타단으로 배출되는 연결관; 상기 연결관과 연결되어 상기 혼합된 연소가스와 수증기가 유입되고 상부에 제2가스배출관이 배치되며 상기 혼합된 연소가스 및 수증기와 반응하도록 내부에 아연괘가 위치되는 제2내부몸체와, 상기 제2내부몸체 하측에 배치되어 상기 제2몸체를 가열하는 제2버너와, 상기 제2내부몸체를 감싸면서 상기 제2버너에 의한 열기를 유입하는 제2외부몸체를 구비하는 반응로;를 포함한다.
이때 상기 수증기흡기관에는, 상기 제1버너에 의한 열기로 인해 발생된 유증기를 감지하는 가스감지기와, 상기 가스감지기의 감지결과에 따라 상기 수증기흡기관을 개폐하는 제1밸브가 장착된다.
그리고 내부에 물을 저수하는 물탱크와, 일단은 상기 물탱크에 연결되고 타단은 수증기배기부에 연결되는 물공급관과, 상기 제1밸브에 의해 상기 수증기흡기관이 폐쇄되는 경우에 개방되어 상기 물탱크에 저수된 물이 상기 수증기배기부로 공급되도록 상기 물공급관에 장착되는 제2밸브를 포함하는 물공급부;가 더 구비가 더 구비된다.
또한 상기 수증기가열관은 상기 제1외부몸체의 내부에 배치된 상태에서 상기 제1가스배출관 내부를 통해 상기 제1외부몸체로부터 이탈된다.
아울러, 상기 집진기의 일단에는 연소가스의 탈황을 위한 고상 수산화나트륨이 배치되는 탈황실과, 타단에는 연소가스의 탈취 및 분진제거를 위한 활성탄이 배치되는 탈취실로 구성될 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폐수지 유화 플랜트에서 배출되는 오염물질 정화방법에 관한 것으로, 폐수지가 증발하여 유증기로 되도록 폐수지가 투입된 제1내부몸체를 제1버너를 통해 가열할 때, 폐수지가 가열되는 과정에서 물은 증발되되 폐수지는 증발되지 않는 온도구간에 상기 수증기를 흡기하여 수증기흡기관을 통해 상기 제1내부몸체 외부로 배출하는 단계; 배출된 수증기를 상기 제1내부몸체를 감싸는 제1외부몸체 내부의 연소가스와 혼합되지 않도록 상기 수증기흡기관에 연통된 수증기가열관을 통해 상기 제1외부몸체 내부로 유도하여 추가로 가열하는 단계; 상기 제1외부몸체로부터 배출되는 연소가스를 집진기로 통과시켜 탈취, 분진제거 및 탈황하는 단계; 상기 탈취 및 탈황된 연소가스와 상기 수증기가열관에서 배출된 수증기를 혼합하여 반응기로 유입하고 상기 반응기 내부의 고온의 분위기에서 상기 연소가스에 포함된 염소가스를 제거하는 반응이 이루어지게 하는 단계; 및 탈염된 연소가스를 수증기와 함께 상기 반응기로부터 대기로 배출하는 단계;를 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 정화방법은, 상기 제1내부몸체 외부로 배출되는 수증기에 유증기가 포함되면 상기 유증기를 감지하여 상기 제1내부몸체 외부로의 유증기 배출을 차단하는 단계; 및 상기 유증기 배출이 차단되면 외부의 물탱크에 저수된 물을 상기 수증기흡기관으로 유도하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명에 따른 폐수지 유화 플랜트에서 배출되는 오염물질 정화시스템 및 정화방법에 따르면, 폐수지를 가열하면서 발생되는 연소가스에 함유된 오염물질, 즉 악취, 분진, 황산화 가스 및 염소 가스를 제거하고 수소가스로 변환하여 대기중으로 배출함으로서 환경 오염 염려가 없는 시스템을 구축할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따르면, 연소가스에 함유된 오염물질을 비교적 단순한 구성을 통해 제거할 수 있어 폐수지 재활용의 사업성을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 폐수지를 가열하면서 폐수지가 용융되기 전에 폐수지로부터 증발되는 수증기를 별도로 포집하여 정화함으로서 폐수의 발생 및 그에 따른 처리비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 오염물질 정화시스템을 포함하는 폐수지 유화 플랜트 시스템의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 오염물질 정화시스템의 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 오염물질 정화방법을 도시한 순서도,
도 4는 유증기가 발생하기 전에 오염물질 정화시스템의 작용을 도시한 도면,
도 5는 유증기가 발생한 후에 오염물질 정화시스템의 작용을 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면과 함께 본 발명에 따른 폐수지 유화 플랜트에서 배출되는 오염물질 정화시스템 및 정화방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 오염물질 정화시스템을 포함하는 폐수지 유화 플랜트 시스템의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 오염물질 정화시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폐수지 유화 플랜트에서 배출되는 오염물질 정화시스템은 폐수지를 유화하면서 발생되는 수증기와 연소가스를 포함하는 오염물질에 대해 탈취, 탈황 및 탈염으로 정화하여 대기중으로 배출하기 위한 장치에 관한 것으로, 크게 수증기배기부(10), 집진기(30), 연결관(40) 및 반응로(50)를 포함하여 구성된다.
먼저 폐수지를 유화하는 시스템에 대해 설명하면 다음과 같다. 상기 폐수지를 유화하는 시스템은 종래기술로 잘 알려진 시스템이어도 무방하나, 본 실시예에서는, 본 출원인이 2019년 11월 27일자로 PCT출원(PCT/KR2019/016449)했던 내용을 토대로 설명하고자 한다.
폐수지 유화 시스템은. 열분해로(1), 회전응축기(6), 회동부(7), 고정응축기(8) 및 냉동기(9)를 포함한다.
열분해로(1)는, 말 그대로 폐수지 제품을 열분해하며 유증기를 생성하기 위한 구성으로, 일측으로 폐수지가 투입되고 타측으로 폐수지의 열분해에 따른 유증기가 배출되며 축 회전 가능한 원통형의 제1내부몸체(2)와, 상기 제1내부몸체(2) 하측에 배치되어 상기 제1내부몸체(2)를 가열하는 제1버너(3)와, 상기 제1내부몸체(2) 및 제1버너(3)를 감싸며 상기 제1버너(3)에 의한 연소가스를 배출하는 제1가스배출관(5)이 형성된 제1외부몸체(4)를 구비된다.
상기 제1내부몸체(2)의 일측으로는 폐 플라스틱이나 폐비닐의 압축품을 투입하게 되며, 한쪽과 다른 쪽을 가로지르는 가상의 축을 통해 제1내부몸체(2)가 회전함에 따라 하측의 제1버너(3)의 열기가 제1내부몸체(2)에 투입된 폐기물에 고르게 전달되어 열분해가 이루어지게 된다.
회전응축기(6)는 원통형상으로 구성되고, 통공이 형성되며 내부로 냉각매체가 통과하는 자켓 구조의 응축판이 내부에 다층 구조로 형성되어 유입된 유증기를 응축시키며, 응축된 유류성분을 하측으로 배출하고, 외부로부터 상기 냉각매체를 순환시키며 잔류 유증기를 배출하도록 구성된다.
회동부(7)는, 모터를 구비하며 상기 제1내부몸체(2)와 회전응축기(6)를 동시에 회전시킨다.
고정응축기(8)는 통공이 형성되며 내부로 냉각매체가 통과하는 자켓 구조의 응축판이 내부에 다층 구조로 형성되어 유입된 잔류 유증기를 응축시키며, 응축된 유류성분을 하측으로 배출하며, 내부의 가스를 흡입하여 외측으로 배출하도록 구성된다.
냉동기(9)는 상기 회전응축기(6) 및 고정응측기의 각 응축판 내부로 저온의 냉각매체를 순환시킨다.
이러한 구조의 폐수지 유화 시스템에서 폐수지를 유화시키기 위하여 가열하는 열분해로(1)에서 수증기와 연소가스가 발생하므로 본 발명에 따른 정화시스템은 상기 열분해로(1)에 연결되어 설치된다.
여기서, 수증기는 폐수지에 묻어 있는 수분이 증발되어 생성되는 것으로, 오염물질이 포함되어 있을 수 있고 악취가 발생될 수 있으므로 이에 대한 정화가 요구된다. 종래에는 폐수지를 유화하면서 수증기도 함께 포집하고 수증기가 냉각되어 생성되는 폐수는 별도의 정화시설에서 처리되었다. 통상적으로 폐수지 1톤을 처리하면 폐수가 150㎏ 발생하고, 폐수 1톤당 처리비용이 28만원 정도로서 폐수지 재활용에 대한 경제성을 크게 악화시키는 요인이었다.
따라서 본 발명에서는 폐수지를 가열하면서 폐수지가 용융되기 전에 폐수지로부터 증발되는 수증기를 별도로 포집하여 정화함으로서 폐수의 발생 및 그에 따른 처리비용을 절감하도록 설계되었다.
수증기배기부(10)는 수증기흡기관(10a) 및 수증기가열관(10b)으로 구성된다.
상기 수증기흡기관(10a)은 상기 제1내부몸체(2)의 일측에 연결되어 흡착기(11)에 의해 상기 제1내부몸체(2) 내부에서 발생된 수증기가 배출되는 통로 역할을 한다. 이러한 수증기흡기관(10a)으로는 유증기가 아닌 수증기만 유입되어야 하므로 유증기의 유입을 감지하기 위한 가스감지기(12)가 상기 수증기흡기관(10a)에 장착되고, 또한 상기 가스감지기(12)의 감지결과에 따라 상기 수증기흡기관(10a)을 개폐하는 제1밸브(13)도 상기 수증기흡기관(10a)에 장착된다.
만일 상기 수증기흡기관(10a)으로 유증기가 유입되어 이를 가스감지기(12)에서 감지하면 제1밸브(13)가 수증기흡기관(10a)을 폐쇄하여 유증기의 유입이 차단되는 경우에, 수증기가열관(10b)에서 지속적인 수증기가 배출되도록 하기 위하여 제2밸브(23)가 구비되고 이러한 제2밸브(23)가 개방되어 제2밸브(23)에 물공급관(22)으로 연결된 물탱크(21)로부터 물이 유입된다.
이때 제2밸브(23)가 개방되면서 공급되는 물이 수증기흡기관(10a)으로 역류하지 않도록 상기 수증기흡기관(10a)에는 역류방지밸브(14)가 더 구비될 수 있다.
수증기가열관(10b)은 상기 수증기흡기관(10a)에 연통되게 연결되고, 그 내부를 통과하는 수증기를 가열하여 탈취되도록 상기 제1외부몸체(4)를 관통하여 고온의 제1외부몸체(4) 내부를 경유하고 상기 제1가스배출관(5) 내부를 통해 상기 제1외부몸체(4)를 이탈하도록 구성된다. 즉, 수증기가열관(10b)은, 수증기가열관(10b)으로 유입되는 수증기를 열분해로(1)에 의해 보다 고온으로 가열하여 그 열기로 인해 수증기에 포함된 악취가 제거되도록 한다. 본 실시예에서는, 상기 수증기가열관(10b)은 상기 제1외부몸체(4)의 내부에서 제1내부몸체(2)를 감싸도록 배치되어 상기 제1가스배출관(5) 내부로 연장되게 구성되어 있으나, 수증기가열관(10b)이 제1외부몸체(4) 내부에서 일정 시간 머물며 가열될 수 있는 구성이라면 이외의 다른 구성을 채택하여도 무방하다.
상술한 바와 같이, 제1밸브(13)가 차단되고 제2밸브(23)가 개방되어 수증기가 아닌 물이 수증기가열관(10b)으로 유입되면, 상기 물은 열분해로(1)에 유입되면서 가열되어 수증기로 증발되어 수증기가열관(10b)으로부터 유출된다.
여기서 수증기가열관(10b)이 제1가스배출관(5) 내부로 배치되는 것은, 제1가스배출관(5)을 통해 배출되는 연소가스의 열기를 통해 수증기가열관(10b)을 통과하는 수증기가 냉각되지 않도록 하기 위함이다. 따라서 수증기가열관(10b)은 제1가스배출관(5) 내부로 배치되어 연장되다가 연결관(40)에 근접하여 상기 제1가스배출관(5)으로부터 분기되어 상기 연결관(40)의 중단에 연결된다.
상기에서 제1밸브(13)가 차단되고 제2밸브(23)가 개방되어 물탱크(21)로부터 물이 수증기배기부(10)로 공급되도록 하기 위해 본 발명에서는 물공급부(20)가 더 구비된다. 상기 물공급부(20)는, 내부에 물을 저수하는 물탱크(21)와, 일단은 상기 물탱크(21)에 연결되고 타단은 수증기배기부(10)에 연결되는 물공급관(22)과, 상기 제1밸브(13)에 의해 상기 수증기흡기관(10a)이 폐쇄되는 경우에 개방되어 상기 물탱크(21)에 저수된 물이 상기 수증기배기부(10)로 공급되도록 상기 물공급관(22)에 장착되는 제2밸브(23)를 포함한다.
집진기(30)는 상기 제1가스배출관(5)을 통해 배기되는 연소가스에 포함된 오염물질을 집진하도록 상기 제1가스배출관(5)에 일단이 연결된다. 즉, 상기 제1버너(3)에 의한 연소시 발생되는 연소가스에는 악취, 먼지, 아황산가스 및 염소가스가 포함되어 있어 이를 제거하여 환경오염을 방지하기 위하여 집진기(30)가 설치되는 것이다.
상기 집진기(30)의 일단에는 연소가스의 탈황을 위한 고상 수산화나트륨(31c)이 배치되는 탈황실(31)과, 타단에는 연소가스의 탈취 및 분진제거를 위한 활성탄(32c)이 배치되는 탈취실(32)로 구성된다.
집진기(30)의 구성은 다양하게 이루어질 수 있고, 그 일례로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 고상 수산화나트륨(31c)과 활성탄(32c)이 탈황실(31) 및 탈취실(32)에서 각각 다단 구조로 배치되고, 받침철망(31a, 32a)과 SUS 철망(31b, 32b) 위에 배치될 수 있다. SUS 철망(31b, 32b)은 대략 60~100mesh로 이루어지고, 고상 수산화나트륨(31c)은 상기 SUS 철망(31b) 위에 대략 5㎝ 두께로 포설되며 활성탄(32c)은 대략 10㎝ 두께로 포설된다.
연결관(40)은 집진기(30)를 통과한 연소가스와 열분해로(1)를 통과한 수증기를 혼합하여 반응로(50)로 유입시키는 역할을 하는 것으로, 일단은 상기 집진기(30)를 통과한 연소가스가 유입되도록 상기 집진기(30)의 타단에 연결되고 중단은 상기 수증기가열관(10b)과 연결되어 상기 연소가스와 수증기가 혼합되어 타단으로 배출한다.
반응로(50)는 연소가스와 수증기를 유입하여 가열된 고온의 분위기에서 연소가스와 수증기가 아연과 반응하여 연소가스에 포함된 염소 가스가 제거되는 탈염 반응을 유도한다. 이때 고온의 분위기와 수증기는 연소가스와 아연의 반응을 촉진시키는 역할을 한다.
이러한 반응로(50)는, 상기 연결관(40)과 연결되어 상기 혼합된 연소가스와 수증기가 유입되고 상부에 제2가스배출관(52)이 배치되며 상기 혼합된 연소가스 및 수증기와 반응하도록 내부에 아연괘(53)가 위치되는 제2내부몸체(51)와, 상기 제2내부몸체(51) 하측에 배치되어 상기 제2몸체를 가열하는 제2버너(54)와, 상기 제2내부몸체(51)를 감싸면서 상기 제2버너(54)에 의한 열기를 유입하는 제2외부몸체(55)를 구비한다.
그리고 상기 제2가스배출관(52)에는 반응로(50)에서 반응되어 최종적으로 생성된 수소가스와 수증기를 대기중으로 배출하도록 공기의 흐름을 유도하는 브로워(60)가 장착된다.
이상에서 설명한 폐수지 유화 플랜트에서 배출되는 오염물질 정화시스템의 작용을 오염물질 정화방법과 함께 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 오염물질 정화방법을 도시한 순서도이고, 도 4는 유증기가 발생하기 전에 오염물질 정화시스템의 작용을 도시한 도면이며, 도 5는 유증기가 발생한 후에 오염물질 정화시스템의 작용을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 폐수지를 제1내부몸체(2) 내부에 투입하여 제1버너(3)로 800~900℃의 화염으로 가열하면 제1내부몸체(2) 내부의 온도가 서서히 증가하여 100℃를 넘어서면 폐수지에 묻어있던 수분이 증발하여 수증기로 된다. 이러한 수증기는 수증기흡기관(10a)으로 흡기되어 제1내부몸체(2)로부터 배출된다. 수증기의 흡기는 수증기흡기관(10a)에 장착된 흡착기(11)에 의해 이루어진다.
배출된 수증기는 보다 고온으로 가열되어 악취가 제거되도록 제1버너(3)에 의해 재가열되는데, 이를 위해 상기 제1내부몸체(2)를 감싸는 제1외부몸체(4) 내부의 연소가스와 혼합되지 않도록 상기 수증기흡기관(10a)에 연통된 수증기가열관(10b)을 통해 상기 제1외부몸체(4) 내부로 유도하여 추가로 가열된다.
한편, 제1버너(3)에 의해 제1내부몸체(2)의 온도가 높아지면서 대략 150℃에 도달하게 되면 융점이 낮은 플라스틱이 융해되면서 유증기가 발생되고 이러한 유증기는 수증기와 함께 수증기흡기관(10a)을 통해 배출된다. 이와 같이, 상기 제1내부몸체(2) 외부로 배출되는 수증기에 유증기가 포함되면, 상기 유증기를 감지하고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 수증기흡기관(10a)을 폐쇄하여 상기 제1내부몸체(2) 외부로의 유증기 배출을 차단한다. 이러한 작용은 수증기흡기관(10a)에 장착된 가스감지기(12)와 제1밸브(13)에 의해 수행된다.
제1밸브(13)가 차단되면서 상기 유증기 배출이 차단되면 그 결과로 수증기흡기관(10a)으로의 수증기 유입도 차단된다. 이러한 수증기는 정화의 대상이기도 하지만, 이후의 단계에서 연소가스가 아연과 탈염 반응을 촉진하는 물질이기도 하다. 따라서 물공급관(22)에 설치된 제2밸브(23)가 개방되고 물탱크(21)에 저수된 물이 수증기흡기관(10a)으로 유입되어 이와 연결된 수증기가열관(10b)을 통해 열분해로(1)에서 수증기로 증발되어 이후 단계로 공급된다.
그리고 상기 제1외부몸체(4)로부터 배출되는 연소가스는 제1가스배출관(5)을 통해 집진기(30)로 연결되고 집진기(30)를 통과하면서 탈취, 분진제거 및 탈황된다. 상기 집진기(30)에는 고상 수산화나트륨(31c)이 배치되는 탈황실(31)과 활성탄(32c)이 배치되는 탈취실(32)로 구성되어 이들을 통과하는 연소가스에 포함된 악취, 분진 및 아황산가스가 제거된다.
아황산가스는, 아래의 [화학식 1]과 같이, 산소와 반응하여 SO3가 되고, SO3는 [화학식 2]와 같이, 물(H2O)와 반응하여 H2SO4로 되며, H2SO4는 [화학식 3]과 같이, 탈황실에서 수산화나트륨과 반응하여 무독성의 황산나트륨(Na2SO4)와 물(H2O)로 변환된다.
Figure 112020073823931-pat00001
Figure 112020073823931-pat00002
Figure 112020073823931-pat00003
집진기(30)에서 탈황실(31)로 유입된 가스는 SUS 철망(31b) 위에 포설된 고상 수산화나트륨(31c)을 통과하여 하단을 통하여 탈취실(32)로 유입되고, 상승하면서 SUS 철망(32b) 위에 포설된 활성탄(32c)을 통과한 후에 배출된다.
상기 집진기(30)를 통과하여 탈취 및 탈황된 연소가스와 상기 수증기가열관(10b)에서 배출된 수증기는 혼합되어 반응기로 유입되고 상기 반응기 내부의 고온의 분위기에서 상기 연소가스에 포함된 염소가스가 제거되는 반응이 이루어진다. 상기 반응기 내부에는 아연괘(53)가 배치되어 연소가스와 반응하는데, 이러한 반응을 촉진시키기 위하여 고온(대략 240℃ 정도)의 분위기와 수증기가 요구되는 것이다.
반응기에서 연소가스는 탈염되면서 수소가스로 변환되고 이러한 수소가스와 수증기는 오염물질이 정화된 상태로 대기중으로 배출된다. 연소가스에서 탈염되는 과정을 보다 상세히 설명하면, 연소가스에 포함된 염소는 수증기와 반응하여 염산이되고 염산은 [화학식 4]와 같이, 고온의 분위기에서 아연과 반응하여 염화아연과 수소를 생성한다. 이때 생성된 수소가스가 미반응된 수증기와 함께 외부로 배출되는 것이다. 여기서, 염산가스가 아연과 반응해서 수소가 발생되고 아연이 염화아연으로 반응하는 과정에서 아연에 일정한 온도가 필요하여 도 2에서 보는 바와 같이, 아연이 들어있는 용기를 가열하는 간접가열하여 아연을 가열하여야 하고, 만일 수소의 밀도가 낮을 때는 도시되지는 않았지만, 아연이 들어있는 용기를 직접 가열하는 직접 가열방식을 쓸 수도 있다.
Figure 112020073823931-pat00004
이상에서와 같이 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
1 : 열분해로
2 : 제1내부몸체
3 : 제1버너 4 : 제1외부몸체 5 : 제1가스배출관
6 : 회전응축기
7 : 회동부
8 : 고정응축기
9 : 냉동기
10 : 수증기배기부
10a : 수중기흡기관 11 : 흡착기 12 : 가스감지기
13 : 제1밸브 14 : 역류방지밸브 10b : 수증기가열관
20 : 물공급부
21 : 물탱크 22 : 물공급관 23 : 제2밸브
30 : 집진기
31 : 탈황실 31a : 받침철망 31b : SUS 철망
31c : 고상 수산화나트륨
32 : 탈취실 32a : 받침철망 32b : SUS 철망
32c : 활성탄
40 : 연결관
50 : 반응로
51 : 제2내부몸체 52 : 제2가스배출관 53 : 아연괘
54 : 제2버너 55 : 제2외부몸체
60 : 브로워

Claims (7)

  1. 일측으로 폐수지가 투입되고 타측으로 폐수지의 열분해에 따른 유증기가 배출되며 축 회전 가능한 원통형의 제1내부몸체(2)와, 상기 제1내부몸체(2) 하측에 배치되어 상기 제1내부몸체(2)를 가열하는 제1버너(3)와, 상기 제1내부몸체(2) 및 제1버너(3)를 감싸며 상기 제1버너(3)에 의한 연소가스를 배출하는 제1가스배출관(5)이 형성된 제1외부몸체(4)를 구비하는 열분해로(1)에서 폐수지를 유화하면서 발생되는 수증기와 연소가스를 포함하는 오염물질를 정화하여 대기중으로 배출하기 위한 오염물질 정화시스템에 있어서,
    상기 제1내부몸체(2)의 일측에 연결되어 흡착기(11)에 의해 상기 제1내부몸체(2) 내부의 수증기를 흡기하는 수증기흡기관(10a)과, 상기 수증기흡기관(10a)에 연통되게 연결되어 내부를 통과하는 수증기를 가열하여 탈취되도록 상기 제1외부몸체(4)를 관통하여 고온의 제1외부몸체(4) 내부를 경유하고 상기 제1가스배출관(5) 내부를 통해 상기 제1외부몸체(4)를 이탈하는 수증기가열관(10b)을 포함하는 수증기배기부(10);
    상기 제1가스배출관(5)을 통해 배기되는 연소가스에 포함된 오염물질을 집진하도록 상기 제1가스배출관(5)에 일단이 연결되는 집진기(30);
    일단은 상기 집진기(30)를 통과한 연소가스가 유입되도록 상기 집진기(30)의 타단에 연결되고 중단은 상기 수증기가열관(10b)과 연결되어 상기 연소가스와 수증기가 혼합되어 타단으로 배출되는 연결관(40);
    상기 연결관(40)과 연결되어 상기 혼합된 연소가스와 수증기가 유입되고 상부에 제2가스배출관(52)이 배치되며 상기 혼합된 연소가스 및 수증기와 반응하도록 내부에 아연괘(53)가 위치되는 제2내부몸체(51)와, 상기 제2내부몸체(51) 하측에 배치되어 상기 제2내부몸체(51)를 가열하는 제2버너(54)와, 상기 제2내부몸체(51)를 감싸면서 상기 제2버너(54)에 의한 열기를 유입하는 제2외부몸체(55)를 구비하는 반응로(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수지 유화 플랜트에서 배출되는 오염물질 정화시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수증기흡기관(10a)에는, 상기 제1버너(3)에 의한 열기로 인해 발생된 유증기를 감지하는 가스감지기(12)와, 상기 가스감지기(12)의 감지결과에 따라 상기 수증기흡기관(10a)을 개폐하는 제1밸브(13)가 장착되는 것을 특징으로 하는 폐수지 유화 플랜트에서 배출되는 오염물질 정화시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    내부에 물을 저수하는 물탱크(21)와, 일단은 상기 물탱크(21)에 연결되고 타단은 수증기배기부(10)에 연결되는 물공급관(22)과, 상기 제1밸브(13)에 의해 상기 수증기흡기관(10a)이 폐쇄되는 경우에 개방되어 상기 물탱크(21)에 저수된 물이 상기 수증기배기부(10)로 공급되도록 상기 물공급관(22)에 장착되는 제2밸브(23)를 포함하는 물공급부(20);가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 폐수지 유화 플랜트에서 배출되는 오염물질 정화시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수증기가열관(10b)은 상기 제1외부몸체(4)의 내부에 배치된 상태에서 상기 제1가스배출관(5) 내부를 통해 상기 제1외부몸체(4)로부터 이탈하는 것을 특징으로 하는 폐수지 유화 플랜트에서 배출되는 오염물질 정화시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 집진기(30)의 일단에는 연소가스의 탈황을 위한 고상 수산화나트륨(31c)이 배치되는 탈황실(31)과, 타단에는 연소가스의 탈취 및 분진제거를 위한 활성탄(32c)이 배치되는 탈취실(32)로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐수지 유화 플랜트에서 배출되는 오염물질 정화시스템.
  6. 폐수지가 증발하여 유증기로 되도록 폐수지가 투입된 제1내부몸체(2)를 제1버너(3)를 통해 가열할 때, 폐수지가 가열되는 과정에서 물은 증발되되 폐수지는 증발되지 않는 온도구간에 상기 수증기를 흡기하여 수증기흡기관(10a)을 통해 상기 제1내부몸체(2) 외부로 배출하는 단계;
    배출된 수증기를 상기 제1내부몸체(2)를 감싸는 제1외부몸체(4) 내부의 연소가스와 혼합되지 않도록 상기 수증기흡기관(10a)에 연통된 수증기가열관(10b)을 통해 상기 제1외부몸체(4) 내부로 유도하여 추가로 가열하는 단계;
    상기 제1외부몸체(4)로부터 배출되는 연소가스를 집진기(30)로 통과시켜 탈취, 분진제거 및 탈황하는 단계;
    상기 탈취 및 탈황된 연소가스와 상기 수증기가열관(10b)에서 배출된 수증기를 혼합하여 반응기로 유입하고 상기 반응기 내부의 고온의 분위기에서 상기 연소가스에 포함된 염소가스를 제거하는 반응이 이루어지게 하는 단계; 및
    탈염된 연소가스를 수증기와 함께 상기 반응기로부터 대기로 배출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수지 유화 플랜트에서 배출되는 오염물질 정화방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1내부몸체(2) 외부로 배출되는 수증기에 유증기가 포함되면 상기 유증기를 감지하여 상기 제1내부몸체(2) 외부로의 유증기 배출을 차단하는 단계; 및
    상기 유증기 배출이 차단되면 외부의 물탱크(21)에 저수된 물을 상기 수증기흡기관(10a)으로 유도하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수지 유화 플랜트에서 배출되는 오염물질 정화방법.
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