KR102424561B1 - 연속식 열분해장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐기물을 연속적으로 처리하는 열분해장치로 안전하면서 폐기물의 처리량을 극대화시키는 동시에 열분해 효율을 높일 수 있는 열분해장치를 제공하고자 하는 것으로, 기존의 연속식 열분해장치에서 문제가 되고 있는 기밀유지 문제를 해결하기 위해서, 밀폐된 원통형 용기 안에 회전하는 원통형 내통을 설치하여, 기밀을 유지 하면서 폐기물의 연속적 공급, 열분해 합성가스의 연속배출, 열분해 잔유물의 연속 배출이 가능하도록 이루어진 연속식 열분해장치를 제공한다.

Description

연속식 열분해장치 {CONTINUOUS PYROLYSIS DEVICE}

본 발명은 폐기물을 연속적으로 처리하는 열분해장치로 안전하면서 폐기물의 처리량을 극대화시키는 동시에 열분해 효율을 높일 수 있는 열분해장치를 제공하고자 하는 것으로, 기존의 연속식 열분해장치에서 문제가 되고 있는 기밀유지 문제를 해결하기 위해서, 밀폐된 원통형 용기 안에 회전하는 원통형 내통을 설치하여, 기밀을 유지 하면서 폐기물의 연속적 공급, 열분해 합성가스의 연속배출, 열분해 잔유물의 연속 배출이 가능하도록 이루어진 연속식 열분해장치에 관한 것이다.

일상생활이나 생산활동 과정에서 발생되는 도시고형폐기물, 산업폐기물의 발생량이 날로 증가됨에 따라 한정된 쓰레기 매립장 및 소각장이 포화상태에 이르고 있고, 미세먼지 등 대기질이 악화 되면서 폐기물의 처리문제가 중요한 사회적 문제로 대두되고 있으며, 최근 폐기물을 열분해하여 공해물질의 배출을 최소로 줄일 수 있는 폐기물 열분해장치가 개발되고 있다.

종래에 사용되고 있는 연속식 열분해장치로 로타리킬른식 열분해장치가 있으나, 회전드럼과 연결되어야 하는 폐기물 공급장치, 열분해가스 배출장치, 잔유물 배출장치 등과의 연결부위, 즉 회전체와 고정체 사이의 기밀유지 문제로, 외부공기가 열분해로 내부로 유입되면서 내부의 합성가스와 외부공기와의 연소반응으로 발생되는 안전사고, 또는 열분해로 내부의 합성가스가 외부로 유출되면서 발생되는 화재사고 등 여러 가지 안전사고를 일으키는 단점이 있다.

또한 회전드럼의 외측에 가열공간이 확보 되도록 설치되는 외부 가열로와 틈새부분에 대한 기밀유지 문제로 외부 공기가 유입되어 열분해로 가열용 고온가스를 냉각 시키고, 배기가스량을 증가 시켜, 에너지 손실 및 배기가스 방지설비의 운전부하를 상승 시키는 문제가 있다.

이러한 여러 가지 문제로 인하여 로타리킬른식 열분해로가 폐기물을 연속적으로 열분해 할 수 있는 장점이 있으면서도 안전성 문제로 인하여 실제 폐기물 처리 장치로의 보급이 어려운 문제가 있다.

한국공개특허 [10-2012-0045200]에서는 로타리킬른형 플라즈마 열분해-용융 시스템을 이용한 의료폐기물 복합처리장치 및 방법이 개시되어 있다.

한국공개특허 [10-2012-0045200](공개일자: 2012년05월09일)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기존의 연속식 열분해장치에서 문제가 되고 있는 기밀유지 문제를 해결하기 위해서, 밀폐된 원통형 용기 안에 회전하는 원통형 내통을 설치하여, 기밀을 유지 하면서 폐기물의 연속적 공급, 열분해 합성가스의 연속배출, 열분해 잔유물의 연속 배출이 가능하도록 이루어진 연속식 열분해장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 열분해장치는, 폐기물을 처리하는 열분해장치에 있어서, 밀폐 고정된 외통(100); 상기 외통(100) 내부에 구비되며, 경사진 회전축(210)을 중심으로 회전 가능하도록 구비된 원통형 내통(200); 연속적으로 폐기물을 상기 내통(200)으로 공급하는 폐기물공급부(300); 상기 외통(100)의 일측 또는 타측 상부에 설치되며, 폐기물이 열분해된 합성가스를 배출하는 열분해장치 가스배출구(110); 및 상기 외통(100)의 타측 하부에 설치되며, 폐기물의 열분해 잔유물을 배출하는 잔유물배출구(120);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연속식 열분해장치는 중공형 구조이고, 상기 외통(100)과 내통(200) 사이에 구비되며, 중공된 내부로 열분해로 내부의 온도를 승온하고, 일정온도를 유지하기 위한 열분해용가스가 흐르는 자켓(400); 및 상기 열분해용가스를 생성하여 상기 자켓(400)에 공급하는 연소로(500);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 연소로(500)는 상기 열분해장치 가스배출구(110)로 배출된 합성가스를 연료로 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연속식 열분해장치는 상기 연소로(500)로부터 공급되는 열분해용가스와 상기 자켓(400) 내부를 순환하고 배출된 열분해용가스의 일부와 혼합하여, 상기 자켓(400) 내부온도가 일정온도로 유지되도록 조절하는 온도조절부(600);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 내통(200)은 상기 회전축(210)과 내통(200)을 연결하는 지지대(220)의 형상이 프로펠러 형상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 열분해장치에 의하면, 밀폐된 원통형 용기 내부에 회전식 원통형 내통을 설치하여 안전하게 기밀을 유지하면서 연속적으로 폐기물을 열분해 함으로써 폐기물 처리량을 극대화 할 수 있고, 열분해 효율을 향상 시키는 효과가 있다.

또한, 자켓을 이용하여 열분해용가스가 흐르도록 하여, 열분해용가스와 폐기물의 열분해시 발생되는 합성가스가 혼합되지 않도록 함으로써, 연료로 사용 가능한 합성가스의 포집 농도를 올릴 수 있는 효과가 있다.

또, 합성가스를 연소로의 연료로 사용함으로써, 연소로의 연소에 사용되는 연료비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 열교환이 이루어진 열분해용가스를 재활용 함으로써, 자켓 내부온도를 일정 온도로 유지하는데 소모되는 에너지를 줄일 수 있는 효과가 있다.

아울러, 회전축과 내통을 연결하는 지지대를 프로펠러 형상으로 형성함으로써, 외통 내부의 열평형을 이루어 열분해 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 열분해장치의 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 열분해장치의 동작을 설명하기 위한 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 열분해장치는 폐기물을 처리하는 열분해장치에 있어서, 외통(100), 내통(200), 폐기물공급부(300), 열분해장치 가스배출구(110) 및 잔유물배출구(120)를 포함할 수 있다.

외통(100)은 밀폐 고정된다.

상기 외통(100)의 형상은 다양한 형상을 취할 수 있으나, 원통 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 외통(100)이 원통 형상으로 형성된 경우, 원통의 중심축이 평행하게 설치될 수도 있으나, 후술하는 회전축(210)과 동일한 경사로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 외통(100)은 다른 구성과 연통되는 구성을 제외하고 밀폐되며, 지정된 장소에 고정 설치된다.

예를 들어, 상기 외통(100)은 폐기물 공급장치, 열분해장치 가스배출구(110), 잔유물배출구(120) 등 상기 외통(100)에 부착되는 모든 장치와 부속품이 용접구조로 설치되어 기밀을 완전하게 유지할 수 있다.

내통(200)은 상기 외통(100) 내부에 구비되며, 경사진 회전축(210)을 중심으로 회전 가능하도록 구비된 원통형으로 형성된다.

상기 내통(200)은 폐기물이 열분해 되면서 지나가는 통로로, 상기 내통(200)이 상기 외통(100)의 내부에서 회전하면 유입된 폐기물이 열분해되면서 점점 아래 방향으로 이동된다. 이는 경사진 회전축(210)을 중심으로 내통(200)이 회전하기 때문이다.

상기 내통(200)은 상기 회전축(210)과 연결되어 상기 내통(200)과 회전축(210)이 한 몸체로 회전하는 구조일 수 있다.

상기 내통(200)에 공급된 폐기물은 상기 내통(200)의 회전과 중력의 영향에 의해 상기 내통(200)의 하부로 서서히 이동하면서 열분해가 진행된다.

상기 외통(100)의 중심축이 수평을 이루면 상기 내통(200)만 경사지게 설치되고, 상기 외통(100)의 중심축이 경사지면 상기 내통(200)도 상기 외통의 중심축 경사와 동일한 경사로 설치될 수 있다.

상기 회전축(210)은 고정형으로 설치된 외통(100) 전후의 경판 중심에 베어링과 함께 지지되고, 베어링과 축과의 틈새는 패킹으로 완전하게 기밀이 유지되도록 할 수 있다.

상기 회전축(210)은 중공형 구조로 필요한 경우 축 내부로 냉각유체를 공급할 수 있다.

폐기물공급부(300)는 연속적으로 폐기물을 상기 내통(200)으로 공급한다.

상기 폐기물공급부(300)는 외부에서 공급되는 폐기물을 상기 내통(200)으로 공급하기 위한 구성이며, 상기 폐기물공급부(300)가 연속적으로 폐기물을 공급하도록 하는 것은, 외부 공기가 상기 내통(200)으로 유입되는 것을 막기 위한 것이다.

열분해장치 가스배출구(110)는 상기 외통(100)의 일측 또는 타측 상부에 설치되며, 폐기물이 열분해된 합성가스를 배출한다.

상기 열분해장치 가스배출구(110)는 폐기물이 열분해되면서 발생되는 합성가스(기체)를 배출하기 위한 것으로, 상기 외통(100)의 내부 공간과 상기 외통(100)의 외부가 연통되도록 한다.

잔유물배출구(120)는 상기 외통(100)의 타측 하부에 설치되며, 폐기물의 열분해 잔유물을 배출한다.

상기 잔유물배출구(120)는 폐기물이 열분해되면서 발생되는 잔유물(고체, 액체)를 배출하기 위한 것으로, 상기 외통(100)의 내부 공간과 상기 외통(100)의 내부가 연통되도록 한다.

상기 잔유물배출구(120)는 잔유물이 이동하는 배관과 연결될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 열분해장치는 자켓(400) 및 연소로(500)를 더 포함할 수 있다.

자켓(400)은 중공형 구조이고, 상기 외통(100)과 내통(200) 사이에 구비되며, 중공된 내부로 열분해로 내부의 온도를 승온하고, 일정 온도를 유지하기 위한 고온 열분해용가스가 흐른다.

상기 자켓(400)은 내부가 중공되어 상기 자켓(400)의 중공된 내부로 기체가 지나다닐 수 있다.

상기 열분해용가스는 상기 외통(100)의 내부 공간 온도를 승온하여 폐기물이 열분해 되도록 하기 위한 것이다.

상기 자켓(400)은 상기 외통(100)의 내벽에 밀착되도록 설치될 수 있다.

상기 외통(100) 내벽에 단열재를 시공하는 경우, 상기 자켓(400)은 단열재의 내벽에 밀착되도록 설치될 수 있다. 이 경우, 단열재의 영향에 의해 상기 외통(100)의 내부 공간 온도를 승온하는데 필요한 에너지를 절감할 수 있다.

상기 자켓(400)은 나선형 안내판이 설치되고, 상기 자켓(400) 내부로 고온 열분해용가스가 공급되면 상기 안내판을 따라 열분해용가스가 상기 자켓(400)의 내부를 순환하면서 상기 외통(100)의 내부 공간 온도를 승온 시키게 된다.

연소로(500)는 상기 열분해용가스를 생성하여 상기 자켓(400)에 공급한다.

상기 연소로(500)는 상기 자켓(400)에 공급하기 위해 가열된 열분해용가스를 배출한다.

자켓(400)은 상기 연소로(500)로부터 공급받는 열분해용가스를 상기 자켓(400)의 중공된 내부로 유입되도록 가스유입구(410)가 형성되고, 열교환이 이루어진 열분해용가스를 상기 자켓(400) 외부로 유출하는 가스유출구(420)가 형성될 수 있으며, 상기 연소로(500)의 열분해용가스 배출구와 상기 가스유입구가 배관으로 연결될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 열분해장치의 연소로(500)는 상기 배출구(110)로 배출된 합성가스를 연료로 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이를 위해, 상기 배출구(110)와 상기 연소로(500)의 연료공급구는 배관으로 연결될 수 있다.

상기 외통(100)의 내부 공간 온도를 승온하기 위한 가열된 열분해용가스는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 열분해장치에서 생산된 합성가스를 연료로 사용하여 상기 연소로(500)에서 열분해용가스를 고온으로 생성하여 상기 자켓(400)에 공급한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 열분해장치는 상기 연소로(500)로부터 공급되는 열분해용가스와 상기 자켓(400) 내부를 순환하고 배출된 열분해용가스의 일부와 혼합하여, 상기 자켓(400) 내부온도가 일정온도로 유지되도록 조절하는 온도조절부(600)를 더 포함할 수 있다.

폐기물의 열분해를 위해 상기 외통(100)의 내부 공간 온도는 일정 구간 온도를 유지시키는 것이 바람직하며, 상기 연소로(500)로 배출된 고온의 열분해용가스의 온도를 낮추어야 하는 경우가 발생될 수 있다.

이때, 상기 자켓(400)의 가스유입구(410)와 상기 연소로(500) 사이에 연결된 배관에 상기 자켓(400)의 가스유출구(420)와 연결된 배관이 열결될 수 있다.

즉, 상기 외통(100)의 내부 공간 온도를 열교환에 의해 승온 시키고 배출된 열분해용가스와 상기 연소로(500)로부터 가열된 고온의 열분해용가스가 혼합되어 상기 자켓(400)의 가스유입구(410)로 유입되어, 상기 외통(100)의 내부 공간 온도가 일정 범위 내에서 조절되도록 할 수 있다.

이때, 온도를 내리고자 하는 정도에 따라, 열교환이 이루어져 배출된 열분해용가스와 연소로(500)로부터 배출된 고온의 열분해용가스에 대한 혼합비를 결정하여 이에 따라 제어하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 연소로(500)로부터 배출된 고온의 열분해용가스의 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 상기 자켓(400)의 가스유입구(410)와 상기 연소로(500) 사이에 연결된 배관상에 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 열교환이 이루어져 배출된 열분해용가스의 혼합비를 제어하기 위해, 상기 자켓(400)의 가스유출구(420)와 연결된 배관상에 유로 조절용 밸브를 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 열분해장치의 내통(200)은 상기 회전축(210)과 내통(200)을 연결하는 지지대(220)의 형상이 프로펠러 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 회전축(210)과 내통(200)은 상기 지지대(220)(Support)로 연결된다.

이때, 상기 내통(200)은 전후가 개방되어 있는 구조이며, 상기 지지대(220)는 날개 형태의 프로펠러 형상으로 형성되어, 내통이 회전할 때 상기 지지대(220)가 바람을 일으켜 상기 외통(100)의 내부 공간에 존재하는 기체들이 순환되면서, 상기 외통(100)의 내부 공간의 열평형이 되도록 하여, 열분해 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 지지대(220)는 상기 회전축(210)에 상기 회전축(210)을 중심으로 방사 형태고 구비되어, 상기 회전축(210)과 상기 내통(200)이 한 몸체로 회전하도록 할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100: 외통
110: 열분해장치 가스배출구 120: 잔유물배출구
200: 내통
210: 회전축 220: 지지대
300: 폐기물공급부
400: 자켓
410: 가스유입구 420: 가스유출구
500: 연소로
600: 온도조절부

Claims (5)

1. 폐기물을 처리하는 열분해장치에 있어서,
   밀폐 고정된 외통(100);
   상기 외통(100) 내부에 구비되며, 경사진 회전축(210)을 중심으로 회전 가능하도록 구비된 원통형 내통(200);
   연속적으로 폐기물을 상기 내통(200)으로 공급하는 폐기물공급부(300);
   상기 외통(100)의 일측 또는 타측 상부에 설치되며, 폐기물이 열분해된 합성가스를 배출하는 열분해장치 가스배출구(110); 및
   상기 외통(100)의 타측 하부에 설치되며, 폐기물의 열분해 잔유물을 배출하는 잔유물배출구(120);
   를 포함하고,
   상기 내통(200)은
   상기 회전축(210)과 내통(200)을 연결하는 지지대(220)의 형상이 프로펠러 형상으로 구성되어,
   상기 내통(200)이 회전할 때 상기 지지대(220)가 바람을 일으켜 내부 공간에 존재하는 기체들이 순환되는 것을 특징으로 하는 연속식 열분해장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 연속식 열분해장치는
   중공형 구조이고, 상기 외통(100)과 내통(200) 사이에 구비되며, 중공된 내부로 열분해로 내부의 온도를 승온하고, 일정온도를 유지하기 위한 열분해용가스가 흐르는 자켓(400); 및
   상기 열분해용가스를 생성하여 상기 자켓(400)에 공급하는 연소로(500);
   를 더 포함하는 연속식 열분해장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 연소로(500)는
   상기 열분해장치 가스배출구(110)로 배출된 합성가스를 연료로 사용하는 것을 특징으로 하는 연속식 열분해장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 연속식 열분해장치는
   상기 연소로(500)로부터 공급되는 열분해용가스와 상기 자켓(400) 내부를 순환하고 배출된 열분해용가스의 일부와 혼합하여, 상기 자켓(400) 내부온도가 일정온도로 유지되도록 조절하는 온도조절부(600);
   를 더 포함하는 연속식 열분해장치.
   
5. 삭제

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