KR102517039B1 - 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러에 관한 것으로, 해양폐기물인 폐합성수지를 선별 없이 투입하는 투입부; 상기 폐합성수지를 600~800℃에서 열분해하여 발생하는 폐합성가스를 자연순환시키는 열분해부; 열분해 탄소계 잔류물인 분진을 집진하고 불연성 물질인 철, 비철금속을 선별하여 처리하는 후처리부; 및 열분해 후 잔여 배가스에 포함하는 더스트, 타르를 제거하며 열분해유를 정제 및 분리하는 응축부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소가스 무배출 자연순환방식으로 폐합성수지를 열분해할 수 있는 보일러에 관한 것이다.
일반적으로 소각시설은 열분해 방식과 달리 산소 조건에서 소각되므로 각종 다이옥신, 유해가스 방출에 따라 후단 환경 재처리 시설을 통한 각종 환경 처리 비용이 가중되고 있다.
열분해 방식의 경우에도 연속방식 로터리 킬른의 경우 열분해로 내부 환경이 100% 무산소 구현이 어렵다. 따라서 합성수지류 열분해 방식은 산소유입 방식의 소각시각시설과 희박한 산소 또는 무산소 조건에서 열분해하는 방식이 존재하고 있다.
그러나 열분해 방식의 경우에도 열분해로를 일정 분해온도로 200도 이상 가열하기 위해, 전기나 가스 등에 의존하여 공정 비용이 증가가 불가피하다. 열분해 방식 중 연속식 로터리 킬른 방식의 경우에도 100% 무산소 조건 구현이 어려워, 간혹 공기중 산소가 유입되어 폭발이나, 화재 등의 사고 우려가 있다. 또한 일정 열분해 온도 이상 가열 시 별도의 에너지 비용(전기, LPG, 경유 등)이 소요되어 수익성이 저하되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 열분해 연소가스 무배출 자연순환방식으로 공기유입을 방지할 수 있는 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 열분해 공정 중 발생하는 가스가 회수 및 재연소되어 배기가스가 배출되지 않는 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러는 해양폐기물인 폐합성수지를 선별 없이 투입하는 투입부; 상기 폐합성수지를 600~800℃에서 열분해하여 발생하는 폐합성가스를 자연순환시키는 열분해부; 열분해 탄소계 잔류물인 분진을 집진하고 불연성 물질인 철, 비철금속을 선별하여 처리하는 후처리부; 및 열분해 후 잔여 배가스에 포함하는 더스트, 타르를 제거하며 열분해유를 정제 및 분리하는 응축부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 투입부는 스페어 용융로를 기반으로 레일식 연속 투입기로 구축되어, 배치 방식의 비연속 공정을 개선하기 위해 로봇암 제어를 통해 연속으로 투입하는 것을 특징으로 한다.
상기 열분해부는 투입된 폐합성수지를 600~800℃의 중고온에서 열분해하는 열분해로와, 열분해 후 잔여 에너지를 온수나 스팀으로 전환하여 에너지로 회수하는 온수/스팀 보일러와, 열분해 최초 1회 보조연료인 경유, LPG로 버너에 의한 가열을 위한 연소장치로 운전 시 열분해 과정상 순환되는 폐합성가스를 활용하여 사용량을 제어하는 연소실과, 열분해로 발생하는 폐합성가스의 자연순환에 의한 열분해 정제유 응축장치로 1~4번에 걸쳐 응축이 이루어지며, 비응축 폐합성수지 가스는 다시 재순환하여 이용하는 응축조, 및 열분해로 회수 및 활용하는 폐합성수지 가스가 역화되지 않고 회수되어 바로 연소실로 인입 후 열분해로의 가온 및 온도 유지에 재이용되는 가스역화방지기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 열분해부는 폐합성수지가 열분해로 충진되고, 600~800℃의 중고온 열분해를 통해 합성가스를 만들어서 응축조의 1~4차 응축을 거친 잔여 합성가스를 재순환하기 위해 가스역화 방지기를 거쳐 연소실 내부로 재투입하여 에너지를 절감하는 것을 특징으로 한다.
상기 후처리부는 열분해가 완료된 용융로의 열분해 잔류물 처리 장치로 탄소계 잔류물인 분진을 흡착하는 집진기와, 열분해 완료된 용융로의 열분해 잔류물 중 불연성 소재인 철, 비철금속을 선별하는 선별기, 및 상기 선별기에서 선별된 열분해 잔류물인 슬러지를 저장 및 별도 처리하며, 불연성 물질인 철, 비철금속을 저장하여 처리하는 처리기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 응축부는 열분해 후 잔여 에너지로 스팀/온수 보일러 가동 후 나오는 스팀 배기가스를 열교환하여 상온/상압으로 배가스를 배출하는 열교환기와, 열교환기를 통해 배출되는 배가스에 포함되어 있는 더스트, 일부 미량의 타르 물질를 제거하는 멀티사이클론과, 상기 멀티사이클론에서 인입되는 배가스의 잔여 더스트를 제거하는 워터 스크러버와, 열분해부에서 열분해 후 응축조로부터 인입되는 열분해유를 저장하는 재생유 저장탱크, 및 상기 재생유 저장탱크에 저장된 열분해유의 미량의 수분, 타르, 더스트를 정제 및 분리하는 정제기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이, 본 발명에 따르면 열분해 온도를 저온(200~300℃), 중고온(500~800℃), 고온(800℃ 이상)으로 구현하기 위해 소요되었던 에너지 비용을 폐합성수지 회수를 통하여 획기적으로 절감할 수 있으며, 열분해 공정 후 배기가스 시설이 필요하지 않아 지하공간에 설치할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러의 구성도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
그러면 본 발명에 따른 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러는 투입부(100), 열분해부(200), 후처리부(300), 응축부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 투입부(100)는 오염도가 있는 해양폐기물인 폐합성수지 등을 선별 없이 투입할 수 있다.
여기서, 상기 투입부(100)는 스페어 용융로를 기반으로 레일식 연속 투입기(110)로 구축되어, 배치(Batch) 방식의 비연속 공정을 개선하기 위해 로봇암 제어를 통해 연속으로 투입할 수 있다. 여기서, 상기 로봇암을 통해 열분해 인사이드 용융로를 교체할 수 있다.
상기 열분해부(200)는 폐합성수지를 중고온(600~800℃)에서 열분해하며, 이때 발생하는 폐합성가스를 자연순환시켜 에너지 절감을 할 수 있다.
여기서, 상기 열분해부(200)는 열분해로(210), 온수/스팀 보일러(220), 연소실(230), 응축조(240), 가스역화방지기(250)를 포함할 수 있다.
상기 열분해로(210)는 투입된 폐합성수지를 600~800℃의 중고온에서 열분해할 수 있다.
상기 온수/스팀 보일러(220)는 열분해 후 잔여 에너지를 온수나 스팀으로 전환하여 에너지로 회수할 수 있다. 이때, 스팀 보일러의 경우 스팀 터빈 연결 시 선택적으로 발전기를 설치할 수 있다.
상기 연소실(230)은 열분해 최초 1회 보조연료(260)인 경유, LPG 등으로 버너에 의한 가열을 위한 연소장치로 운전 시 열분해 과정상 순환되는 폐합성가스를 활용하여 사용량을 10% 이내로 제어할 수 있다.
상기 응축조(240)는 열분해로 발생하는 폐합성가스의 자연순환에 의한 열분해 정제유 응축장치로 1~4번에 걸쳐 응축이 이루어지며, 비응축 폐합성수지 가스는 다시 재순환하여 이용할 수 있다.
상기 가스역화방지기(260)는 열분해로 회수 및 활용하는 폐합성수지 가스가 역화되지 않도록 하는 장치로 회수되어 바로 연소실(230)로 인입 후 열분해로(210)의 가온 및 온도 유지에 재이용될 수 있다.
상기 열분해부(200)는 폐합성수지가 열분해로 충진되고, 600~800℃의 중고온 열분해를 통해 합성가스를 만들어서 응축조(240)의 1~4차 응축을 거친 잔여 합성가스를 재순환하기 위해 가스역화 방지기(250)를 거쳐 연소실(230) 내부로 재투입하여 에너지를 절감할 수 있다.
상기 후처리부(300)는 열분해 탄소계 잔류물인 분진 등을 집진하고 불연성 물질인 철 또는 비철금속을 선별하여 처리할 수 있다.
여기서, 상기 후처리부(300)는 집진기(310), 선별기(320), 처리기(330)를 포함할 수 있다.
상기 집진기(310)는 열분해가 완료된 용융로의 열분해 잔류물 처리 장치로 탄소계 잔류물인 분진 등을 흡착할 수 있다.
상기 선별기(320)는 열분해 완료된 용융로의 열분해 잔류물 중 불연성 소재인 철, 비철금속 등을 선별할 수 있다.
상기 처리기(330)는 선별기(320)에서 선별된 열분해 잔류물인 슬러지를 저장 및 별도 처리하는 장치로 불연성 물질인 철, 비철금속 등을 저장하여 처리할 수 있다.
상기 응축부(400)는 열분해부(200)에서 열분해 후 잔여 배기가스에 포함하는 더스트, 타르 등을 제거하고, 열분해유를 정제 및 분리할 수 있다.
여기서, 상기 응축부(400)는 열교환기(410), 멀티사이클론(420), 워터(Water) 스크러버(430), 재생유 저장탱크(440), 정제기(450)를 포함할 수 있다.
상기 열교환기(410)는 열분해 후 잔여 에너지로 스팀/온수 보일러(220) 가동 후 나오는 스팀 배기가스를 열교환하여 상온/상압으로 배가스를 배출할 수 있다.
상기 멀티사이클론(420)은 열교환기를 통해 배출되는 배가스에 포함되어 있는 더스트, 일부 미량의 타르 물질 등을 제거할 수 있다.
상기 워터 스크러버(430)는 멀티사이클론(420)에서 인입되는 배가스의 잔여 더스트 등을 제거할 수 있다.
상기 재생유 저장탱크(440)는 열분해부(200)에서 열분해 후 응축조(240)로부터 인입되는 열분해유를 저장할 수 있다.
상기 정제기(450)는 재생유 저장탱크(440)에 저장된 열분해유의 미량의 수분, 타르, 더스트 등을 정제, 분리할 수 있다.
본 발명에 따른 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러는 해양폐기물인 폐합성수지를 초기 열분해로(210) 가열을 위해 선택적으로 디젤, LPG 등 보조연료(260)를 30~1시간 정도 가열하고, 이후 열분해 시작 후 자연순환방식의 열분해유, 폐합성가스 순환, 1차버너 재연소 및 폐에너지원 활용을 통해 공정비용(열에너지) 획기적으로 줄일 수 있다. 또한, 열분해 착수 후 2~3시간 이후 열분해로 무산소 조건에 도달 후 자연순환방식으로 1사이클 공정 완료 후 기존 레일식 투입시설로 교체되고 자연냉각 및 연속 운전을 실현할 수 있다. 또한, 열분해 시작 후 잔여 에너지로 온수/스팀 보일러 연결로 시설 후 온수 및 스팀 발전 등의 부가적인 공정 및 에너지 활용이 가능하다. 그리고, 최종 온수/스팀보일러 가동 후 배출되는 가스는 순수한 물이며, 일부 더스트 등이 혼입될 우려가 있어, 열교환기, 멀티사이크론, 워터 스트러버를 통해 다이옥신, NOx, SOx Free 배가스 배출로 환경에 위해성이 없다. 즉, 무산소 무촉매 조건의 열분해를 통해 배가스가 발생되지 않는다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 투입부 110: 레일식 연속 투입기
200: 열분해부 210: 열분해로
220: 온수/스팀 보일러 230: 연소실
240: 응축조 250: 가스역화방지기
300: 후처리부 310: 집진기
320: 선별기 330: 처리기
400: 처리기 410: 열교환기
420: 멀티사이클론 430: 워터(Water) 스크러버
440: 재생유 저장탱크 450: 정제기
200: 열분해부 210: 열분해로
220: 온수/스팀 보일러 230: 연소실
240: 응축조 250: 가스역화방지기
300: 후처리부 310: 집진기
320: 선별기 330: 처리기
400: 처리기 410: 열교환기
420: 멀티사이클론 430: 워터(Water) 스크러버
440: 재생유 저장탱크 450: 정제기
Claims (6)
- 해양폐기물인 폐합성수지를 선별 없이 투입하는 투입부;
상기 폐합성수지를 600~800℃에서 열분해하여 발생하는 폐합성가스를 자연순환시키는 열분해부;
열분해 탄소계 잔류물인 분진을 집진하고 불연성 물질인 철, 비철금속을 선별하여 처리하는 후처리부; 및
열분해 후 잔여 배가스에 포함하는 더스트, 타르를 제거하며 열분해유를 정제 및 분리하는 응축부;를 포함하되,
상기 열분해부는,
투입된 폐합성수지를 600~800℃의 중고온에서 열분해하는 열분해로와,
열분해 후 잔여 에너지를 온수나 스팀으로 전환하여 에너지로 회수하는 온수/스팀 보일러와,
열분해 최초 1회 보조연료인 경유, LPG로 버너에 의한 가열을 위한 연소장치로 운전 시 열분해 과정상 순환되는 폐합성가스를 활용하여 사용량을 제어하는 연소실과,
열분해로 발생하는 폐합성가스의 자연순환에 의한 열분해 정제유 응축장치로 1~4번에 걸쳐 응축이 이루어지며, 비응축 폐합성수지 가스는 다시 재순환하여 이용하는 응축조, 및
열분해로 회수 및 활용하는 폐합성수지 가스가 역화되지 않고 회수되어 바로 연소실로 인입 후 열분해로의 가온 및 온도 유지에 재이용되는 가스역화방지기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러. - 제1항에 있어서,
상기 투입부는 스페어 용융로를 기반으로 레일식 연속 투입기로 구축되어, 배치 방식의 비연속 공정을 개선하기 위해 로봇암 제어를 통해 연속으로 투입하는 것을 특징으로 하는 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 열분해부는 폐합성수지가 열분해로 충진되고, 600~800℃의 중고온 열분해를 통해 합성가스를 만들어서 응축조의 1~4차 응축을 거친 잔여 합성가스를 재순환하기 위해 가스역화 방지기를 거쳐 연소실 내부로 재투입하여 에너지를 절감하는 것을 특징으로 하는 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러. - 제1항에 있어서,
상기 후처리부는,
열분해가 완료된 용융로의 열분해 잔류물 처리 장치로 탄소계 잔류물인 분진을 흡착하는 집진기와,
열분해 완료된 용융로의 열분해 잔류물 중 불연성 소재인 철, 비철금속을 선별하는 선별기, 및
상기 선별기에서 선별된 열분해 잔류물인 슬러지를 저장 및 별도 처리하며, 불연성 물질인 철, 비철금속을 저장하여 처리하는 처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러. - 제1항에 있어서,
상기 응축부는,
열분해 후 잔여 에너지로 스팀/온수 보일러 가동 후 나오는 스팀 배기가스를 열교환하여 상온/상압으로 배가스를 배출하는 열교환기와,
열교환기를 통해 배출되는 배가스에 포함되어 있는 더스트, 일부 미량의 타르 물질를 제거하는 멀티사이클론과,
상기 멀티사이클론에서 인입되는 배가스의 잔여 더스트를 제거하는 워터 스크러버와,
열분해부에서 열분해 후 응축조로부터 인입되는 열분해유를 저장하는 재생유 저장탱크, 및
상기 재생유 저장탱크에 저장된 열분해유의 미량의 수분, 타르, 더스트를 정제 및 분리하는 정제기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220125037A KR102517039B1 (ko) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220125037A KR102517039B1 (ko) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102517039B1 true KR102517039B1 (ko) | 2023-04-05 |
Family
ID=85884732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020220125037A KR102517039B1 (ko) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 무촉매 폐합성가스 순환방식 열분해 보일러 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102517039B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08159430A (ja) * | 1994-12-02 | 1996-06-21 | Kobe Steel Ltd | ゴム系廃棄物の燃焼処理方法 |
| JP2003071418A (ja) * | 2001-06-20 | 2003-03-11 | Nippon Steel Corp | 樹脂主体廃棄物の再資源化方法 |
| KR102262779B1 (ko) * | 2020-12-08 | 2021-06-11 | 성안이엔티주식회사 | 폐합성수지와 가연성 폐기물의 연속투입은 물론 열분해된 부산물을 연속적으로 배출하고 미세먼지와 폐수의 배출이 없이 고품질 오일을 생성하는 열분해 유화 방법 및 장치 |
-
2022
- 2022-09-30 KR KR1020220125037A patent/KR102517039B1/ko active IP Right Grant
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