KR102547205B1 - Transfer equipment for Ultrasonic pyrolysis of Polymer waste - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고분자 폐기물의 초음파 열분해 이동장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 고분자 폐기물로부터 열분해를 통해 유효성분을 수취하는 과정에서 고분자폐기물의 열분해율을 촉진시키기 위해 초음파진동장치를 설치하고, 장시간 고열에 의해 초음파진동장치가 파손되는 것을 방지하기 위해 초음파진동장치의 후면에 냉각수단을 형성하여 이동되는 폐기물에 초음파 전달시간을 증가시켜 열분해효율을 향상시킬 수 있는 고분자 폐기물의 초음파 열분해 이동장치에 관한 것이다. The present invention relates to an ultrasonic pyrolysis transfer device for polymer waste, and more particularly, an ultrasonic vibration device is installed to promote the thermal decomposition rate of polymer waste in the process of receiving active ingredients through thermal decomposition from polymer waste, and It relates to an ultrasonic pyrolysis moving device for polymer waste that can improve pyrolysis efficiency by forming a cooling means on the rear side of the ultrasonic vibration device to prevent the ultrasonic vibration device from being damaged by increasing the ultrasonic transmission time to the moving waste.
Description
본 발명은 고분자 폐기물의 초음파 열분해 이동장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 고분자 폐기물을 열분해시켜 유효성분을 수취하는 과정에서 초음파진동장치를 추가 장착하여 초음파에 의해 고분자 연결고리를 끊는 초음파분해를 수행하여 열분해와 초음파분해의 복합분해기술을 적용하되, 초음파진동장치가 열에 의해 파손되는 것을 방지하기 위해서 초음파진동장치 후면에 냉각수단을 형성하여 장시간 초음파조사가 가능하게 한 고분자 폐기물의 초음파 열분해 이동장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic pyrolysis transfer device for polymer waste, and more particularly, in the process of pyrolyzing polymer waste and receiving active ingredients, an ultrasonic vibrator is additionally installed to perform ultrasonic decomposition to break polymer linkages by ultrasonic waves. In order to prevent the ultrasonic vibration device from being damaged by heat while applying the complex decomposition technology of thermal decomposition and ultrasonic decomposition, a cooling means is formed on the back of the ultrasonic vibration device to enable long-term ultrasonic irradiation. will be.
폐기물은 생활폐기물과 산업용폐기물로 구분되며, 과거 대부분 매립, 해양 투기, 소각 등의 방법으로 처리하였으나, 근래에는 환경오염이나 자원 낭비의 문제를 해소하기 위해 폐기물을 이용해 재생 에너지를 획득하는 다양한 방법들이 개발되었다. 예를 들면, 폐기물을 건조하여 함수율을 떨어뜨리고, 건조된 폐기물을 고형 폐기물 연료(Solid Refuse Fuel, SRF)로 가공하여 화력 발전의 연료로 사용하는 방식이 있다. 이 방식은 폐기물을 처리하면서 재생 에너지를 생산할 수 있어 널리 사용되었다. Waste is divided into domestic waste and industrial waste, and in the past, most of them were disposed of by landfill, ocean dumping, or incineration. has been developed For example, there is a method of drying waste to reduce moisture content, processing the dried waste into solid refuse fuel (SRF) and using it as a fuel for thermal power generation. This method has been widely used because it can produce renewable energy while treating waste.
그러나, 화력발전은 미세먼지나 온실가스의 발생량이 높아 환경에 심각한 영향을 줄 수 있어 점차 발전량을 축소하는 추세이다. However, since thermal power generation has a high amount of fine dust or greenhouse gases, it can seriously affect the environment, so the amount of power generation is gradually reduced.
따라서, 폐기물을 처리하면서 재생에너지를 생산할 수 있는 보다 친환경적인 처리방식이 요구되어 연속식 열분해 방식을 이용한 폐기물처리기술이 제안되었다. Therefore, a more environmentally friendly treatment method capable of producing renewable energy while processing waste is required, and a waste treatment technology using a continuous pyrolysis method has been proposed.
열분해를 이용한 폐기물처리기술은 산소 공급이 제한된 조건에서 폐기물을 열분해함으로써, 폐기물로부터 가연성가스나 오일을 회수하는 친환경기술이다. Waste treatment technology using pyrolysis is an eco-friendly technology that recovers combustible gas or oil from waste by thermally decomposing waste under conditions where oxygen supply is limited.
이와같이 폐기물로부터 유효성분을 회수하기 위해서는 산소공급이 차단된 밀폐 환경에서 열분해를 진행하고, 일정 단위로 끊어서 열분해가 이루어지는 회분식 열분해(Batch Pyrolysis) 방식과 연속적인 열분해가 이루어지는 연속식 열분해(Continuous Pyrolysis) 방식이 제공되고 있다.As such, in order to recover active ingredients from waste, pyrolysis is carried out in an airtight environment where oxygen supply is cut off, and a batch pyrolysis method in which pyrolysis is performed by breaking in certain units and a continuous pyrolysis method in which continuous pyrolysis is performed this is being provided.
최근에는 열분해성을 향상시키기 위해 초음파를 적용한 예가 제시되고 있다. 그러나, 열분해장치에 초음파를 적용시키기 위해서는 열분해로에 초음파진동장치를 접촉시켜야되는데 이때 열분해로에서 전달되는 고온에 의해 초음파진동장치가 파손되는 문제점이 있다.Recently, an example of applying ultrasonic waves to improve thermal decomposability has been presented. However, in order to apply ultrasonic waves to the pyrolysis device, the ultrasonic oscillator must be brought into contact with the pyrolysis furnace. At this time, there is a problem in that the ultrasonic oscillator is damaged by the high temperature transmitted from the pyrolysis furnace.
한국등록실용신안 제20-0421124호(2006.07.03.등록; 이하 '선행문헌1'이라 함)은 폐플라스틱을 이용한 정제유 생산장치를 제시하였다. 상기 선행문헌1은 이송스크류를 내장한 열분해로를 다단으로 구비하고, 최하단 열분해로에는 외벽에 근접하여 버너를 설치함으로서 버너의 열로 인해 열분해로를 가열시켜 내부의 폐플라스틱이 열분해되는 구조이다.Korea Utility Model Registration No. 20-0421124 (registered on July 3, 2006; hereinafter referred to as 'Prior Document 1') suggested a refined oil production device using waste plastic. Prior Document 1 has a multi-stage pyrolysis furnace with a built-in transfer screw, and a burner is installed in the lowermost pyrolysis furnace close to the outer wall so that the heat of the burner heats the pyrolysis furnace so that the waste plastic inside is pyrolyzed.
한국등록특허 제10-2198416호(2020.12.29.등록; 이하 '선행문헌2'이라 함)은 폐기물의 연속식 열분해 기술을 이용한 재생에너지 및 친환경 자원생산장치를 제시하였다. 상기 선행문헌2는 폐기물을 열분해하는 열분해로를 다단으로 형성하고, 상기 열분해로 외면에는 내부로 열을 공급하는 가열부를 구비하되 상기 가열부는 전기히터, 온수히터, 열전히터 등으로 구성된다.Korean Patent Registration No. 10-2198416 (registered on December 29, 2020; hereinafter referred to as 'Prior Document 2') suggests a renewable energy and eco-friendly resource production device using continuous pyrolysis technology of waste. In Prior Document 2, a pyrolysis furnace for pyrolyzing waste is formed in multiple stages, and a heating unit for supplying heat to the inside is provided on the outer surface of the pyrolysis furnace, and the heating unit is composed of an electric heater, a hot water heater, a thermoelectric heater, and the like.
상기 선행문헌1 및 2는 열풍 또는 전열을 통해서 열분해로에 직접 열을 전달하여 내부의 폐플라스틱을 가열시켜 열분해가 이루어지게 한 것으로, 열분해를 촉진시키기 위한 추가수단이 없다.In the prior documents 1 and 2, heat is directly transferred to the pyrolysis furnace through hot air or electric heat to heat the waste plastic inside to achieve thermal decomposition, and there is no additional means for accelerating the thermal decomposition.
한국공개특허 제10-2002-0078551호(2002.10.19.공개; 이하 '선행문헌3'이라 함)은 폐 프라스틱 및 폐 고무등 고분자화합물의 열 분해시 초음파를 이용한 분해장치를 구비한 열반응장치로서 내부를 진공으로 하여 경질, 중질유류 및 카본을 제조하는 방법 및 장치를 제시하였다. 상기 선행문헌3은 연소장치를 통해 열을 공급받으면서 측면에 초음파장치를 설치하여 초음파에 의한 열분해 촉진과 구조물로의 고착을 방지하고 있다.Korean Patent Publication No. 10-2002-0078551 (published on October 19, 2002; hereinafter referred to as 'Prior Document 3') discloses a thermal reaction device equipped with a decomposition device using ultrasonic waves when thermally decomposing high molecular compounds such as waste plastic and waste rubber. As a result, a method and apparatus for producing light, heavy oil and carbon by vacuuming the inside were presented. In Prior Document 3, an ultrasonic device is installed on the side while heat is supplied through a combustion device to promote thermal decomposition by ultrasonic waves and prevent sticking to a structure.
상기 초음파진동장치는 열분해로에 최대한 근접해서 설치해야 진동전달에 의한 열분해를 촉진시킬 수 있지만, 선행문헌3은 별도의 초음파전달장치를 이용하여 간접적인 진동을 전달하기 때문에 구조물에 고분자화합물이 고착되는 것을 방지하는 효과는 있으나 실질적으로 진동전달에 의한 열분해촉진은 그 실효성이 미비하다. The ultrasonic vibration device should be installed as close to the pyrolysis furnace as possible to promote thermal decomposition by vibration transmission, but prior art document 3 transmits indirect vibration using a separate ultrasonic transmission device, so that the polymer compound is fixed to the structure. Although there is an effect of preventing this, the actual promotion of thermal decomposition by vibration transmission is ineffective.
따라서, 초음파진동장치의 진동을 직접 열분해로로 전달하여 열분해를 촉진시키면서 열에 의한 파손을 방지할 수 있는 새로운 구조를 갖는 열분해장치에 대한 필요성이 대두되었다. Therefore, there is a need for a pyrolysis device having a new structure capable of preventing damage caused by heat while promoting thermal decomposition by directly transmitting the vibration of the ultrasonic vibrator to the pyrolysis furnace.
이에 본 발명의 고분자 폐기물의 초음파 열분해 이동장치는,Accordingly, the ultrasonic pyrolysis moving device for polymer waste of the present invention,
고분자폐기물을 열분해시키는 열분해로 측벽에 이동경로를 따라 다수개의 초음파진동장치를 설치하여 초음파진동에 의해 고분자폐기물의 분해를 촉진시키되 초음파진동장치 후면측으로 냉각수단을 설치하여 열분해로에서 전달된 열을 신속하게 빼앗아 냉각시킴으로써 초음파진동장치의 파손을 방지하여 장치 유지비용을 절감시킬 수 있는 장치의 제공을 목적으로 한다. A plurality of ultrasonic vibration devices are installed on the sidewall of the pyrolysis furnace to pyrolyze the polymer waste along the moving path to promote the decomposition of the polymer waste by ultrasonic vibration. It is an object of the present invention to provide a device capable of reducing the cost of maintaining the device by preventing damage to the ultrasonic vibration device by removing and cooling the device.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 고분자 폐기물의 초음파 열분해 이동장치는,The ultrasonic pyrolysis moving device for polymer waste of the present invention for achieving the above object is,
고분자 폐기물을 이동시키면서 열분해하는 초음파 열분해 이동장치에 있어서,
내부에 고분자 폐기물을 이동시키면서 열분해시키는 열분해관을 내포하는 열분해조와; 상기 열분해관 하부측에 단일 또는 복수로 구성되고, 길이방향으로 다수 설치되는 초음파진동장치와; 상기 초음파진동장치 후면에 결합되어 초음파진동장치에 전달된 열을 흡수하고 외부에서 발열이 이루어지는 냉각장치;를 포함하여 구성하되,
상기 초음파진동장치는, 열분해관에 접하여 진동을 전달하는 초음파진동자와; 상기 초음파진동자의 후면에 면접설치되어 초음파진동자로부터 열을 흡수하는 펠티어소자;를 포함하여 구성하고,
상기 냉각장치는, 상기 열분해관 외면과 이격되면서 상기 펠티어소자를 내포하고 일측에는 내부로 냉매를 충전 또는 배출시키는 냉매유입구 및 냉매배출구가 형성된 냉각자켓과; 상기 냉각자켓의 냉매유입구와 냉매배출구에 연통설치되어 유로상에 설치된 순환펌프에 의해 내부 냉매를 순환시키는 냉매순환관과; 상기 냉매순환관의 유로상에 설치되어 냉매를 냉각시키는 냉각기;를 포함하여 구성한다. In the ultrasonic pyrolysis moving device for thermal decomposition while moving polymer waste,
A thermal decomposition tank containing a thermal decomposition tube for thermal decomposition while moving polymer waste therein; a single or multiple ultrasonic vibrator installed at the lower side of the pyrolysis tube and installed in plurality in the longitudinal direction; A cooling device coupled to the rear surface of the ultrasonic vibration device to absorb heat transferred to the ultrasonic vibration device and generating heat from the outside; configured to include,
The ultrasonic vibrator includes an ultrasonic vibrator that transmits vibration in contact with the pyrolysis tube; It is configured to include; a Peltier element installed on the rear surface of the ultrasonic vibrator to absorb heat from the ultrasonic vibrator,
The cooling device includes a cooling jacket that contains the Peltier element while being spaced apart from the outer surface of the thermal decomposition tube, and has a refrigerant inlet and a refrigerant outlet for charging or discharging refrigerant into the inside of one side; a refrigerant circulation pipe installed in communication with the refrigerant inlet and the refrigerant outlet of the cooling jacket and circulating the internal refrigerant by a circulation pump installed on the flow path; It is configured to include; a cooler installed on the flow path of the refrigerant circulation pipe to cool the refrigerant.
상기 열분해조의 열분해관은 상단에서 하단으로 갈수록 내부 열분해온도를 100℃에서 500℃의 범위에서 점진적으로 증가되도록 구성할 수 있다. The pyrolysis tube of the pyrolysis tank may be configured such that the internal pyrolysis temperature is gradually increased in the range of 100 ° C to 500 ° C from the top to the bottom.
또한, 상기 가스배출구에는 응축장치와 포집탱크를 순차적으로 연결하여 배출되는 열분해가스를 응축시켜 유효성분을 액상 또는 기상으로 분리 수취할 수 있다. In addition, a condensing device and a collection tank are sequentially connected to the gas outlet to condense the discharged pyrolysis gas so that the active ingredient can be separated and collected in a liquid or gas phase.
또한, 상기 열분해조의 투입구에는 호퍼가 장착되되, 상기 호퍼는 상부가 폐구된 밀폐구조로 형성되고, 측면에는 파쇄기가 호퍼스크류컨베이어에 의해 연결되어 파쇄된 폐기물을 공급받고, 호퍼 상부에는 응축장치와 관연결된 호퍼가스배출구가 형성되어 상단 열분해관에서 유입된 고온가스가 파쇄된 폐기물을 예열시킨 후 호퍼가스배출구로 배출되면서 응축장치를 통해 유효성분 수취가 이루어지게 한다.In addition, a hopper is installed at the inlet of the pyrolysis tank, and the hopper is formed in a closed structure with an upper part closed, and a crusher is connected to the side by a hopper screw conveyor to receive the shredded waste, and a condenser and a pipe are connected to the top of the hopper. A connected hopper gas outlet is formed so that the high-temperature gas introduced from the upper pyrolysis tube preheats the shredded waste and is then discharged through the hopper gas outlet so that active ingredients are collected through the condensing device.
또한, 상기 냉각자켓은, 펠티어소자를 개별적으로 내포되도록 구성하거나, 다수개의 펠티어소자를 하나에 내포되도록 구성하여 내부냉매의 순환에 의해 냉각이 이루어지게 할 수 있다. In addition, the cooling jacket may be configured to contain Peltier elements individually, or may be configured to contain a plurality of Peltier elements in one, so that cooling may be achieved by circulation of an internal refrigerant.
상기 해결수단에 의한 본 발명의 고분자 폐기물의 초음파 열분해 이동장치는,The ultrasonic pyrolysis moving device for polymer waste of the present invention according to the above solution means,
고분자 폐기물을 열분해로 내에서 이동시키면서 열을 공급하여 열분해가 이루어지도록 하고, 열분해로 외부에 초음파진동장치를 설치하여 초음파조사에 의해 고분자 연결고리를 끊는 초음파분해가 같이 수행되도록 하여 분해효율을 증가시키며, 분해율의 증가로 재생유 등의 유효성분 수취량을 증가시킬 수 있게 되었다. 특히 초음파진동장치의 후면에 냉각수단을 설치하여 열분해로에서 전달되는 열을 신속하게 흡수하여 제거할 수 있으므로, 고온환경에서도 열에 의한 파손을 방지하면서 장시간 초음파진동을 제공해 지속적으로 분해를 촉진시킬 수 있는 장치의 제공이 가능하게 되었다. While moving the polymer waste in the pyrolysis furnace, heat is supplied to achieve pyrolysis, and an ultrasonic vibration device is installed outside the pyrolysis furnace so that ultrasonic decomposition, which breaks the polymer link by ultrasonic irradiation, is performed together to increase the decomposition efficiency , it is possible to increase the amount of active ingredients such as recycled oil by increasing the decomposition rate. In particular, by installing a cooling means on the back of the ultrasonic vibrator, it is possible to quickly absorb and remove the heat transmitted from the pyrolysis furnace, so that it can continuously promote decomposition by providing ultrasonic vibration for a long time while preventing damage caused by heat even in a high temperature environment. The provision of the device became possible.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파 열분해 이동장치를 도시한 개략도.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 열분해관에 전열밴드 또는 초음파진동장치의 설치상태를 나타낸 측면도 및 개략단면도.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 초음파진동장치를 개별적으로 내포하는 냉각자켓을 구비한 냉각장치를 도시한 단면도 및 구성도.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 초음파진동장치 다수개를 동시에 내포하는 냉각자켓을 구비한 냉각장치를 도시한 단면도 및 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 열분해관의 가스배출구를 통해 배출되는 라인을 개략적으로 도시한 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 호퍼부분을 도시한 개략단면도.1 is a schematic diagram showing an ultrasonic pyrolysis moving device according to a preferred embodiment of the present invention.
2a to 2c are side views and schematic cross-sectional views showing installation states of an electric heating band or an ultrasonic vibration device in a pyrolysis tube according to an embodiment of the present invention.
Figures 3a and 3b is a cross-sectional view and configuration diagram showing a cooling device having a cooling jacket individually containing the ultrasonic vibration device according to an embodiment of the present invention.
Figures 4a and 4b is a cross-sectional view and configuration diagram showing a cooling device having a cooling jacket containing a plurality of ultrasonic vibration devices according to an embodiment of the present invention at the same time.
5 is a configuration diagram schematically showing a line discharged through a gas outlet of a pyrolysis tube according to the present invention;
Figure 6 is a schematic cross-sectional view showing a hopper portion according to the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 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 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "연통되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 연통되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It should be understood that when an element is referred to as being “connected” or “connected” to another element, it may be directly connected to the other element, but other elements may exist in the middle. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
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 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파 열분해 이동장치를 도시한 개략도이다. 1 is a schematic diagram showing an ultrasonic pyrolysis moving device according to a preferred embodiment of the present invention.
참조한 바와같이 본 발명의 초음파 열분해 이동장치(10)는, 다수개의 열분해관(21,21a,21b,21c,21d)을 다단을 배치된 열분해조(20)와, 열분해조 내부 및 외부에 설치되는 스크류컨베이어(30) 및 전열밴드(40)와, 열분해관 하부측에 설치되는 초음파진동장치(50)와, 초음파진동장치를 냉각시키는 냉각장치(60)와, 열분해조 내부 기체를 배출시키도록 열분해관의 일측 상단에 형성된 가스배출구(70)를 포함하여 구성된다.As referenced, the ultrasonic
상기 열분해관(21,21a,21b,21c,21d)은 다수개로 구성하여 상하로 다단배치되고, 최상단 열분해관(21a)의 단부측에는 상부에 투입구(23)가 형성되어 고분자 폐기물을 유입시킨다. 또한, 최상단 열분해관(21a)에는 투입구(23)와 대향되는 단부측을 통해서 인접한 하부 열분해관으로 연통된 연결관(22)이 형성되어 상부 열분해관을 이동한 폐기물이 순차적으로 하부 열분해관으로 투입되어 이동되도록 한다. 여기서 상기 연결관(22)은 인접한 하단과 지그재그 형태로 연결하여 최종적으로는 투입구(23)로 유입된 폐기물이 다단의 열분해관(21)을 순차적으로 지그재그 통과하여 최하단의 열분해관을 이동한 다음 배출이 이루어지게 한다. 여기서 최하단 열분해관(21d)은 일측단의 상부에 연결관(22)이 연통되고 대향되는 타측단부의 하부에는 배출구(24)가 형성되어 이동하면서 열분해되고 남은 잔류물인 슬러지가 배출되도록 한다. The
상기 열분해관(21)은 충분한 길이를 제공한다면 단일관으로 형성하는 것도 가능하지만, 소형화를 위해서는 다단으로 형성하여 열분해관의 설치면적을 축소시켜 좁은 공간에서도 설치가 가능하게 할 수 있다. 도면은 4단을 예시도 도시하였으나 이외에도 6단 8단 다수개의 열분해관을 이용하여 열분해조가 형성되게 할 수 있다. The
상기 스크류컨베이어(30)는, 열분해조의 열분해관(21) 내부에 축설치되어 일측에서 유입된 폐기물을 타측방향으로 이동시킨다. 상기 스크류컨베이어(30)는 회전축을 열분해관의 축방향단부를 관통하여 외부로 표출하고, 구동모터(M)와 연결되어 회전력을 전달받아 회전이 이루어지게 한다. 여기서 각 스크류컨베이어(30)는 회전축마다 구동모터를 축설하여 회전력을 전달받거나, 하나의 구동모터에 기어 또는 벨트로 연결하여 회전력을 전달받는 등 다양한 방식으로 구동모터와 연결하여 회전력 전달이 이루어지게 할 수 있다. The
상기 전열밴드(40)는 열분해관(21)의 외면에 부착되어 전원을 공급받아 열을 발생시켜 열분해관을 가열시키는 장치이다. 도 2a와 같이 상기 전열밴드(40)는 열분해관(21)의 양 단부측으로 편향되도록 설치하여 유입된 폐기물을 가열시키거나 연결관(22)을 통과하기 이전에 가열시켜 연결관을 통과하는 과정에서 액상화가 이루어진 폐기물이 다시 고형화되면서 융착되는 것을 방지할 수 있다. 상기 전열밴드는 양 단부측에만 설치되거나 열분해관의 중간부분에도 설치되는 등 양단부 이외 부분에도 설치할 수 있다. The
또한 도 2b와 도 2c를 참조한 바와같이 상기 전열밴드(40)는 열분해관(21)의 외면 중 하부면 또는 하부면의 양측에 부착되되 축방향으로 길게 부착되어 열분해관의 전체 바닥면을 통해서 내부로 열을 공급해 이동되는 폐기물을 가열시켜 액상화 및 열분해가 이루어지도록 한다.In addition, as shown in FIGS. 2B and 2C, the
상기 전열밴드(40)는 다단의 각 열분해관(21)을 서로 다른 온도를 갖도록 형성되게 할 수 있다. 즉, 외부에서 폐기물이 유입되는 상단 열분해관에서 열분해가 완료되어 슬러지를 배출시키는 하단 열분해관의 내부 온도차이를 상부에서 하부로 100℃에서 500℃의 범위에서 점진적으로 증가되게 할 수 있다. In the
예컨대 열분해조(20)를 4개의 열분해관(21a,21b,21c,21d)으로 형성할 경우 최상단에서 아래 방향으로 50~100℃, 100~200℃, 200~300℃, 300~500℃의 내부환경이 조성되도록 함으로써 최상단에 유입된 폐기물이 각 열분해관을 순차적으로 통과하면서 점진적으로 높은 온도에 노출되어 용융되면서 액상화 및 열분해가 이루어지게 한다. 물론 상기 각 열분해관의 온도설정은 다양하게 형성할 수 있으나 유입초기에는 저온으로 제공하고 배출구로 갈수록 고온으로 제공해 점진적으로 높은 온도환경에서 열분해가 이루어지도록 한다. For example, when the pyrolysis tank 20 is formed with four
상기 초음파진동장치(50)는 전원을 공급받아 초음파진동을 발생시키는 장치로서, 일측면이 열분해관(21)에 접하도록 설치되어 발생된 초음파진동이 열분해관으로 전달되게 한다. 상기 초음파진동은 열분해관 내부에서 열분해되는 폐기물에 전달되어 진동에 의한 캐비테이션을 발생시키며, 캐비테이션은 용융된 폐기물의 압력을 변화시켜 고분자 연결고리가 쉽게 끊어지는 환경을 조성하여 분해를 촉진시킨다. The
상기 초음파진동장치(50)는 전열밴드(40)와는 분리되는 위치에 설치되어 최대한 열전달을 차단하여 열에 의한 파손을 최소화하는 것이 바람직하다. 도 2a에서는 열분해관(21)의 양단부측에 배치된 전열밴드(40) 사이에서 실질적으로 폐기물이 주로 이동되는 하부측에 길이방향으로 다수 결합할 수 있다. 또한, 도 2b에서는 열분해관(21)의 하부 저면에 전열밴드(40)가 장착되어 있으므로, 초음파진동장치(50)는 전열밴드(40)의 일측 또는 양측에 일정거리 이격되어 설치될수 있다. 또한, 도 2c에서는 열분해관(21)의 하부 양측에 전열밴드(40)가 부착되어 있으므로, 초음파진동장치(50)는 하부측 또는 상부측에 부착하여 초음파진동이 전달되게 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the
상기 냉각장치(60)는, 초음파진동장치의 후면에 결합되어 초음파진동장치에 전달된 열을 흡수제거하여 고열에 의해 초음파진동장치가 파손되는 것을 방지한다.The
도 3a 내지 도 4b를 참조한 바와같이 초음파진동장치(50)는 열분해관(21)에 접하여 설치되는 초음파진동자(51)와, 상기 초음파진동자의 후면에 면접설치되어 초음파진동자의 열을 흡수하는 펠티어소자(52)가 적층된 구조로 제공된다. 상기 초음파진동자(51)는 전원이 공급되어 전원공급시 초음파진동을 발생시킨다. 또한, 상기 펠티어소자(52)도 전원공급시 초음파진동자와 접하는 전면은 냉각되어 초음파진동자로부터 열을 흡수하게 하고, 대향되는 후면에는 전면에서 흡수한 열을 배출시키는 방열이 이루어지게 한다. 여기서 초음파진동자(51)는 별도의 브래킷을 통해서 열분해관(21) 외면에 일체 또는 착탈가능하게 고정시킬 수 있다.3A to 4B, the
본 발명의 실시예에 따른 냉각장치(60)는 도 3a에 도시된 바와같이 초음파진동장치(50)의 펠티어소자(52)를 내포하도록 냉각자켓(61,61a,61b)을 형성한다. 상기 냉각자켓(61)에는 냉매유입구(611)와 냉매배출구(612)가 형성되고, 이에 냉매순환관(62)이 연통설치되어 냉각자켓 내부의 냉매를 외부로 배출시켜 냉각시키고, 냉각된 냉매를 다시 주입시키는 냉매순환이 이루어지도록 한다. 상기 냉매로는 다양한 소재가 사용될 수 있으나 바람직하게는 오일성분을 사용하여 순환이 이루어지게 하는 것이다.As shown in FIG. 3A, the
도 3b에 도시된 바와같이 상기 냉매순환관(62)에는 유로상에 순환펌프(621)가 설치되어 냉매의 순환이 이루어지게 하고, 유로상에 냉각기(63)를 설치하여 냉각자켓(61) 외부로 배출된 냉매가 냉각기를 통해 외부와 열교환하여 냉각이 이루어지게 할 수 있다. 여기서 외부와의 열교환은 공냉 또는 수냉 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.As shown in FIG. 3B, a
또한 상기 냉각장치(60)는 도 3a에 도시된 바와같이 초음파진동장치(50) 마다 개별적으로 냉각자켓(61a)을 설치하고, 다수개의 냉각자켓(61a)과 냉각기(63)는 냉매순환관(62)에 의해 직렬연결되어 냉매순환이 이루어지게 할 수 있다. 물론 상기 다수개의 냉각자켓(61a)은 병렬로 냉각기와 연결되어 각각의 냉각자켓(61a)을 개별적인 냉매순환에 의한 냉각이 이루어지게 할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 3A, the
도 4a와 도 4b는 다수개의 초음파진동자(51)를 하나의 냉각자켓(61b)으로 냉각시키는 냉각장치를 도시하였다. 참조한 바와같이 다수개의 초음파진동장치(50)는 하나의 냉각자켓(61b)에 내입되어 냉매를 통한 냉각이 이루어지게 할 수 있다. 특히 상기 냉각자켓(61b)의 내부에는 초음파진동장치의 펠티어소자(52)가 각각 내입되어 순환되는 냉매와의 열교환을 통해 초음파진동자를 냉각시킬 수 있다. 4A and 4B show a cooling device for cooling a plurality of
또한 본 발명은 열분해관(21) 마다 하나의 냉각자켓(61b)을 구비하여 해당 열분해관에 설치된 초음파진동장치를 냉각시키게 하고, 각 열분해관(21)에 설치된 냉각자켓(61b)은 서로 직렬 또는 병렬로 냉각기와 연결되어 냉매의 냉각이 이루어지게 할 수 있다. In addition, the present invention provides one
도 1을 참조한 바와같이 본 발명의 열분해관(21)에는 가스배출구(70)가 형성되어 열분해로 발생된 가스를 외부로 배출시킨다. As shown in FIG. 1, a
상기 가스배출구(70)는 각 단의 열분해관(21) 상부에 형성되되, 최상단 열분해관(21a)은 폐기물이 유입되는 투입구(23)와 대향되는 단부측에 형성된다. 예컨대 열분해관(21) 중 하부에 연결관(22)연통 또는 배출구(24)가 형성된 단부의 상부측에 가스배출구(70)를 형성하여 열분해된 가스의 배출이 이루어지게 한다. The
상기 열분해관의 가스배출구(70)를 통해 배출되는 가스성분은 유증 및 가연성가스를 포함하는 유효성분은 물론 폐기물 건조시 발생되는 수증기가 포함되며, 각 단에 따라 생성되는 배출되는 가스비가 다르다. 즉, 투입구(23)가 형성된 최상단의 열분해관(21a)은 열분해보다는 건조 및 용융 목적이 더 크기 때문에 발생된 가스는 수증기의 비중이 크며, 하단의 열분해관(21b,21c,21d)은 내부 온도조건에 따라 열분해에 의해 유효성분의 열분해가스가 생성되어 배출된다. Gas components discharged through the
도 5를 참조한 바와같이 상기 가스배출구(70)에서 배출되는 기체성분은 고온이므로, 응축장치(71)를 통과시켜 냉각이 이루어진 다음 포집탱크(72)에 포집이 이루어진다. 이때 상술한 바와같이 각 열분해관(21)은 서로 다른 온도환경을 제공하기 때문에 서로 다른 성분의 열분해가스를 배출시킴으로, 각단의 열분해관의 가스배출구를 각각 별도의 응축장치를 통해서 포집되게 함으로써 유효성분을 액상 또는 기상으로 분리 수취할 수 있다. As shown in FIG. 5 , since the gas components discharged from the
일예로 최상단의 열분해관(21a)에서는 다량의 수증기가 포함됨으로 적어도 최상단 열분해관에서 배출되는 가스만은 별도의 포집탱크(72)를 통해 포집이 이루어지는 것이 바람직하다. For example, since a large amount of water vapor is included in the
또한 나머지 열분해관(21b,21c,21d)의 가스배출구(70)에서 배출된 열분해가스는 하나로 포집하여 증류탑을 통해 성분을 분리수취하게 할 수 있다. In addition, the pyrolysis gas discharged from the
도 6을 참조한 바와같이 본 발명의 열분해조(20)는 투입구(23)에 호퍼(80)가 더 장착될 수 있다.As shown in FIG. 6 , in the thermal cracking tank 20 of the present invention, a
여기서 상기 호퍼(80)는 상단이 폐구된 밀폐구조로 제공되고, 측면에는 파쇄기(82)가 호퍼스크류컨베이어(83)에 의해 연결된다. 즉 고분자 폐기물을 파쇄기(82)를 통해 분쇄되고, 분쇄된 폐기물이 호퍼스크류컨베이어(83)에 안내되어 호퍼 내부로 유입된다. Here, the
또한 호퍼(80) 상부에는 호퍼가스배출구(81)가 형성된다. 상기 호퍼(80)는 최상단 열분해관(21a)의 투입구(23)와 연통설치되기 때문에 열분해관에서 생성된 열과 수증기를 포함하는 고온가스가 유입되고, 유입된 고온가스는 호퍼 상단의 호퍼가스배출구(81)를 통해 배출되되, 고온가스가 호퍼 내부를 통과하면서 분쇄 폐기물을 예열시켜 열분해관으로 투입되는 폐기물을 가열시키는 시간을 단축시킬 수 있다.In addition, a
호퍼가스배출구(81)를 통해 배출된 고온기체는 다량의 수증기를 포함하므로 응축장치를 통과시켜 수분을 제거한 다음 포집탱크로 포집 또는 증류탑을 통한 성분분류가 이루어지게 할 수 있다.Since the high-temperature gas discharged through the hopper
상기한 바와같이 구성되는 본 발명에 따른 고분자 폐기물의 초음파 열분해장치(10)는,The
파쇄기(82)에서 분쇄된 폐기물을 호퍼(80)로 공급하고, 호퍼에 적재된 폐기물은 열분해관의 투입구(23)를 통해 내부로 투입되어 스크류컨베이어(30)의 작동으로 일측에서 타측으로 이동되며, 다단 구성된 열분해관(21)을 순차적으로 통과하여 이동하되 이동과정에서 전열밴드(40))에서 열을 공급받아 열분해가 이루어지고, 초음파진동장치(50)에 의해 전달된 초음파에 의해 고분자 고리를 끊는 초음파분해가 이루어지는 등 열분해와 초음파분해의 복합적인 요인에 의해 고분자폐기물의 분해율을 촉진시킨다. The waste crushed in the
열분해가스는 가스배출구(70)를 통해 응축장치 또는 증류탑을 통해서 성분별 분리 포집되도록 한다.The pyrolysis gas is separated and collected by component through a condensing device or a distillation tower through the
초음파진동장치(50)는 초음파진동자(51)에 전달된 열을 후면의 펠티어소자(52)가 흡수하여 냉각시킴으로써 열에 의한 파손없이 장시간 작동이 가능하게 한다. 초음파진동자로부터 열을 흡수한 펠티어소자(52)는 냉각자켓(61) 내에 충전된 냉매와 열교환하여 열을 전달하고, 냉매는 냉매순환관(62)을 통해 외부의 냉각기(63)로 전달되어 냉각기에서 공냉 또는 수냉등의 다양한 방법을 통한 열교환으로 냉각되며, 냉각된 냉매는 다시 냉각자켓으로 전달되어 초음파진동장치를 냉각시키는 순환이 이루어진다. In the
10 : 초음파 열분해 이동장치
20 : 열분해조
21,21a,21b,21c,21d : 열분해관
22 : 연결관 23 : 투입구
24 : 배출구
30 : 스크류컨베이어
40 : 전열밴드
50 : 초음파진동장치
51 : 초음파진동자 52 : 펠티어소자
60 : 냉각장치
61,61a,61b : 냉각자켓 62 : 냉매순환관
63 : 냉각기
611 : 냉매유입구 612 : 냉매배출구
621 : 순환펌프
70 : 가스배출구
71 : 응축장치 72 : 포집탱크
80 : 호퍼
81 : 호퍼가스배출구 82 : 파쇄기
83 : 호퍼스크류컨베이어10: ultrasonic pyrolysis moving device
20: pyrolysis tank
21, 21a, 21b, 21c, 21d: thermal decomposition tube
22: connector 23: inlet
24: outlet
30: screw conveyor
40: electric band
50: ultrasonic vibration device
51: ultrasonic vibrator 52: Peltier element
60: cooling device
61,61a,61b: cooling jacket 62: refrigerant circulation pipe
63: cooler
611: refrigerant inlet 612: refrigerant outlet
621: circulation pump
70: gas outlet
71: condensation device 72: collection tank
80: Hopper
81: hopper gas outlet 82: crusher
83: hopper screw conveyor
Claims (8)
내부에 고분자 폐기물을 이동시키면서 열분해시키는 열분해관(21)을 내포하는 열분해조(20)와;
상기 열분해관 하부측에 단일 또는 복수로 구성되고, 길이방향으로 다수 설치되는 초음파진동장치(50)와;
상기 초음파진동장치 후면에 결합되어 초음파진동장치에 전달된 열을 흡수하고 외부에서 발열이 이루어지는 냉각장치(60);를 포함하여 구성하되,
상기 초음파진동장치(50)는,
열분해관(21)에 접하여 진동을 전달하는 초음파진동자(51)와; 상기 초음파진동자의 후면에 면접설치되어 초음파진동자로부터 열을 흡수하는 펠티어소자(52);를 포함하여 구성하고,
상기 냉각장치(60)는,
상기 열분해관(21) 외면과 이격되면서 상기 펠티어소자(52)를 내포하고 일측에는 내부로 냉매를 충전 또는 배출시키는 냉매유입구(611) 및 냉매배출구(612)가 형성된 냉각자켓(61)과; 상기 냉각자켓의 냉매유입구와 냉매배출구에 연통설치되어 유로상에 설치된 순환펌프(621)에 의해 내부 냉매를 순환시키는 냉매순환관(62)과; 상기 냉매순환관의 유로상에 설치되어 냉매를 냉각시키는 냉각기(63);를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 고분자 폐기물의 초음파 열분해 이동장치.In the ultrasonic pyrolysis moving device for thermal decomposition while moving polymer waste,
A thermal decomposition tank 20 including a thermal decomposition tube 21 for thermally decomposing polymer waste while moving therein;
a single or multiple ultrasonic vibration device (50) installed in the lower part of the pyrolysis tube and installed in plurality in the longitudinal direction;
A cooling device 60 coupled to the rear surface of the ultrasonic vibration device to absorb heat transferred to the ultrasonic vibration device and generating heat from the outside; configured to include,
The ultrasonic vibration device 50,
an ultrasonic vibrator 51 that transmits vibrations in contact with the pyrolysis tube 21; A Peltier element 52 installed on the rear surface of the ultrasonic vibrator to absorb heat from the ultrasonic vibrator; and
The cooling device 60,
A cooling jacket 61 having a refrigerant inlet 611 and a refrigerant outlet 612 spaced apart from the outer surface of the thermal decomposition tube 21 and containing the Peltier element 52 and having a refrigerant inlet 611 and a refrigerant outlet 612 charged or discharged with refrigerant therein; a refrigerant circulation pipe 62 installed in communication with the refrigerant inlet and the refrigerant outlet of the cooling jacket and circulating the internal refrigerant by a circulation pump 621 installed on the flow path; The ultrasonic pyrolysis moving device of polymer waste, characterized in that it comprises a; cooler (63) installed on the flow path of the refrigerant circulation pipe to cool the refrigerant.
상기 열분해조(20)는, 원통관인 열분해관(21,21a,21b,21c,21d)을 다단으로 배치하되 각 단의 양측단부측에는 지그재그로 연통된 연결관(22)이 형성되고, 최상단 열분해관(21a)의 단부측에는 투입구(23)가 형성되어 폐기물을 유입하고, 최하단 열분해관(21d)의 단부측에는 형성되어 열분해가 완료된 슬러지를 배출시키는 배출구(24)를 포함하고;
상기 열분해조의 각 열분해관(21) 내부에는 스크류컨베이어(30)를 설치하여 내입된 폐기물을 지그재그 형태로 이동시키게 하고;
상기 열분해조의 열분해관(21) 외면에는 전열밴드(40)를 부착시켜 전열을 제공해 내부에서 이동되는 폐기물을 가열시키게 하고,
상기 열분해관(21)에서 연결관(22)이 연통된 부분과 대향되는 단부의 상부측에는 가스배출구(70)가 연통되도록 설치되어 열분해가스를 배출시키는 것을 특징으로 하는 고분자 폐기물의 초음파 열분해 이동장치.According to claim 1,
In the pyrolysis tank 20, the pyrolysis tubes 21, 21a, 21b, 21c, and 21d, which are cylindrical tubes, are arranged in multiple stages, and a connecting pipe 22 communicating in a zigzag manner is formed at both ends of each stage, and the pyrolysis tube 22 is formed at the top end. An inlet 23 is formed on the end side of the tube 21a to introduce waste, and an outlet 24 is formed on the end side of the lowermost pyrolysis tube 21d to discharge sludge after thermal decomposition;
Inside each pyrolysis tube 21 of the pyrolysis tank, a screw conveyor 30 is installed to move the wastes inside in a zigzag pattern;
An electric heating band 40 is attached to the outer surface of the pyrolysis tube 21 of the pyrolysis tank to provide heat to heat the waste moving inside,
The ultrasonic pyrolysis of polymer waste, characterized in that the gas outlet 70 is installed in communication with the end portion opposite to the part where the connection pipe 22 communicates in the pyrolysis tube 21 to discharge the pyrolysis gas. Apparatus for moving.
상기 열분해조의 열분해관(21)은 상단에서 하단으로 갈수록 내부 열분해온도를 100℃에서 500℃의 범위에서 점진적으로 증가되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 고분자 폐기물의 초음파 열분해 이동장치.According to claim 2,
The pyrolysis tube 21 of the pyrolysis tank is configured to gradually increase the internal pyrolysis temperature in the range of 100 ° C to 500 ° C from the top to the bottom.
상기 가스배출구(70)에는 응축장치(71)와 포집탱크(72)를 순차적으로 연결하여 배출되는 열분해가스를 응축시켜 유효성분을 액상 또는 기상으로 분리수취하는 것을 특징으로 하는 고분자 폐기물의 초음파 열분해 이동장치.According to claim 2,
The ultrasonic pyrolysis movement of polymer waste, characterized in that the condensing device 71 and the collection tank 72 are sequentially connected to the gas outlet 70 to condense the discharged pyrolysis gas and separate and receive the active ingredient in a liquid or gas phase. Device.
상기 열분해조(20)의 투입구(23)에는 호퍼(80)가 장착되되,
상기 호퍼(80)는 상부가 폐구된 밀폐구조로 형성되고, 측면에는 파쇄기(82)가 호퍼스크류컨베이어(83)에 의해 연결되어 파쇄된 폐기물을 공급받고, 호퍼 상부에는 응축장치(71)와 관연결된 호퍼가스배출구(81)가 형성되어 상단 열분해관에서 유입된 고온가스가 파쇄된 폐기물을 예열시킨 후 호퍼가스배출구로 배출되면서 응축장치를 통해 유효성분 수취가 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 고분자 폐기물의 초음파 열분해 이동장치.According to claim 4,
A hopper 80 is mounted at the inlet 23 of the pyrolysis tank 20,
The hopper 80 is formed in a closed structure with a closed top, and a crusher 82 is connected to the side by a hopper screw conveyor 83 to receive the shredded waste, and a condensing device 71 and a pipe at the top of the hopper A connected hopper gas outlet 81 is formed, so that the high-temperature gas introduced from the upper pyrolysis tube preheats the shredded waste and is discharged to the hopper gas outlet so that the active ingredient is received through the condensation device. Ultrasonic pyrolysis transporter.
상기 냉각자켓(61)은, 펠티어소자를 개별적으로 내포되도록 구성하거나, 다수개의 펠티어소자를 하나에 내포되도록 구성하여 내부 냉매의 순환에 의해 냉각이 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 고분자 폐기물의 초음파 열분해 이동장치.According to claim 1,
The cooling jacket 61 is configured to contain Peltier elements individually or to contain a plurality of Peltier elements in one so that cooling is performed by circulation of an internal refrigerant, characterized in that the ultrasonic pyrolysis movement of polymer waste Device.
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