KR102599814B1 - 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐배터리 해체 작업 중 발생한 화재를 신속하게 진압할 수 있는 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치에 관한 것으로, 내부에 소화수가 담겨있는 수조와 상기 수조의 상부를 밀폐하는 수조커버를 포함하는 수조부; 상기 수조부 내에 구비되되, 폐배터리가 안치되어 해체 작업이 이루어지는 작업테이블과 상기 작업테이블을 승강시키는 구동수단을 포함하는 작업부; 상기 수조에 소화수를 공급하는 소화수 공급부; 상기 수조 내의 소화수를 회수하는 소화수 회수부; 및 상기 수조 내부로 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치{Automatic fire extinguishing apparatus for fires caused by disassembling of waste batteries}
본 발명은 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 작업테이블을 수조 내에 구비하고 작업테이블에 안치된 폐배터리를 수면 아래로 침지시켜 화재를 신속히 진압할 수 있는 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치에 관한 것이다.
최근 전기자동차 시장이 확대됨에 따라 앞으로 전기자동차에 사용된 폐배터리가 대량으로 배출될 것이 예상되고, 이에 따라 폐배터리에 포함된 유가금속을 회수하기 위한 다양한 기술 개발이 이루어지고 있다.
그리고 폐배터리에서 유가금속을 회수하기 위하여 전처리 공정으로 폐배터리를 기계적으로 해체하거나 파쇄하는 공정이 일반적으로 시도되고 있다.
그러나 폐배터리를 해체하거나 파쇄하는 과정에서 폐배터리에 남아 있는 전기나 기계적 마찰에 의하여 화재가 발생할 수 있으므로 화재를 예방하거나 화재를 신속히 진압할 필요성이 있다.
종래기술의 일예로, 아래의 특허문헌 1에는 폐전지 친환경 재활용을 위한 파쇄시스템이 나타나 있고, 전기적 방전 처리된 중대형 폐전지를 투입받고 비활성 분위기에서 일정량씩 펀칭유닛(120)으로 이송하도록 구비하는 제1이송유닛(110)과, 제1이송유닛(110)의 일측에 결합하여 중대형 폐전지를 이송받고 비활성 분위기에서 표면을 천공하도록 구비하는 펀칭유닛(120)과, 펀칭유닛(120)의 일측에 결합하여 천공된 중대형 폐전지를 이송받고 비활성 분위기에서 일정량씩 전단유닛(140)으로 이송하도록 구비하는 제2이송유닛(130)과, 제2이송유닛(130)의 일측에 결합하여 천공된 중대형 폐전지를 이송받고 비활성 분위기에서 전단 파쇄하도록 구비하는 전단유닛(140)과, 펀칭유닛(120) 및 전단유닛(140)에 소화액을 공급 및 살수하여 화재를 방지하고 기사용된 소화액을 회수하여 재사용하도록 구비하는 소화액순환유닛(150)과, 전단유닛(140)의 하측에서 중대형 폐전지 파쇄물 및 소화액을 이송받고 선별하여 각각 톤백(163) 및 소화액순환유닛(150)으로 이송하도록 구비하는 선별포집유닛(160)과, 제1이송유닛 내지 전단유닛(110~140), 또는 선별포집유닛(160)을 비활성 분위기로 조성하여 화재를 방지하도록 구비하는 비활성유닛(170)을 포함하여 구성함에 따라 파쇄공정 시 화재 발생을 억제하고 소화액 재순환 메커니즘에 의해 환경부하를 저감할 수 있다.
그러나 상기 종래기술은 펀칭유닛(120) 및 전단유닛(140)에 소화액을 살수하는 점에서 소화 능력에 한계가 있고, 시스템의 전반적인 구성을 비활성 분위기로 만들어야 하는 점에서 비용 및 설비 구축 측면에서 현실적이지 못하다는 문제가 있다.
한편, 폐배터리를 기계적으로 해체하는 경우 폐배터리에 남아 있는 전기는 방전 작업을 통해 완전히 제거하여 이를 통한 화재 발생을 방지할 수 있으나, 특히 레이저커팅기나 그라인더를 사용하여 폐배터리팩으로부터 모듈이나 셀 등을 절단할 경우에는 레이저커팅기나 그라인더에 의한 불꽃 발생은 피하기 어렵고 이러한 불꽃으로 인하여 화재가 발생할 수 있어 이에 대한 대응 기술이 필요한 실정이다.
KR 10-2450852 B1(2022. 09. 29.)
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 폐배터리의 기계적 해체 작업 중 발생한 화재에 대하여 신속한 소화 작업이 가능하며 소화 능력을 향상시킬 수 있는 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치는, 내부에 소화수가 담겨있는 수조와 상기 수조의 상부를 밀폐하는 수조커버를 포함하는 수조부; 상기 수조부 내에 구비되되, 폐배터리가 안치되어 해체 작업이 이루어지는 작업테이블과 상기 작업테이블을 승강시키는 구동수단을 포함하는 작업부; 상기 수조에 소화수를 공급하는 소화수 공급부; 상기 수조 내의 소화수를 회수하는 소화수 회수부; 및 상기 수조 내부로 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급부를 포함한다.
또한 본 발명의 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치는, 상기 수조에는 수조 내의 수면 높이를 측정하는 레벨스위치와, 수조 내 소화수의 온도를 측정하는 온도계가 구비된다.
또한 본 발명의 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치는, 상기 소화수 공급부는 외부로부터 공급된 소화수가 저장되는 소화수탱크와, 상기 소화수탱크 내의 소화수를 유입시켜 수조 측으로 배출하는 공급펌프와, 상기 공급펌프로부터 공급되는 소화수의 유량을 제어하는 제1자동밸브로 이루어진다.
또한 본 발명의 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치는, 상기 소화수 회수부는 회수펌프를 작동시켜 수조 내 고온의 소화수를 회수하고, 고온의 소화수는 회수펌프로 유입 배출된 후 열교환기를 거치면서 냉각되어 소화수탱크로 공급된다.
또한 본 발명의 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치는, 상기 불활성가스 공급부는 고압의 불활성가스 공급원, 고압의 불활성가스 공급원으로부터 공급되는 불활성가스의 유량을 제어하는 제2자동밸브, 및 수조 내의 압력을 측정하여 제2자동밸브의 개폐량을 조절하는 압력트랜스미터로 구성된다.
또한 본 발명의 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치는, 상기 불활성가스 공급부는 불활성가스를 폐배터리의 내부 사이 공간으로 침투시키는 수단을 더 구비한다.
또한 본 발명의 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치는, 상기 수단은 버블링펌프를 포함하고, 상기 버블링펌프는 수조 내의 소화수 일부를 유입시켜 배출하되 배출 측에 불활성가스를 공급하여 수조 내로 강한 수류를 형성하면서 불활성가스 버블을 공급한다.
또한 본 발명의 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치는, 수조 상부에 가스처리관을 연결하고 중간에 제3자동밸브를 구성해 수조 내의 유해가스를 가스집진기로 이송시켜 처리한다.
또한 본 발명의 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치는, 회수되는 소화수를 소화수탱크로 유입 낙하시키고, 낙하하는 소화수에서 배출된 불소함유가스는 제4자동밸브를 통해 가스집진기로 보내 처리된다.
본 발명의 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치에 의하면, 수조부 내에서 폐배터리가 안치되어 해체 작업이 이루어지는 작업테이블을 구동수단을 통해 하강시켜 폐배터리를 수면 아래로 침지시킴으로써 폐배터리 해체 작업 중 발생한 화재의 신속한 소화 작업이 가능해진다.
또한 본 발명의 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치에 의하면, 수조부 내로 불활성가스를 공급하여 수면에 소정 압력을 가압함으로써 소화 능력을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치에 의하면, 소화수를 회수시켜 재사용하므로 외부로부터 공급되는 소화수의 사용량을 크게 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치에 의하면, 불활성가스를 폐배터리의 내부 사이 공간으로 침투시키는 수단을 통해 소화 능력을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치에 의하면, 가스처리관 및 가스집진기를 통해 친환경적으로 장치를 구성할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 폐전지 친환경 재활용을 위한 파쇄시스템의 개략적인 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치에서 폐배터리 해체 작업시의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치에서 화재가 발생한 경우 소화 작업시의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치는 수조부(10), 상기 수조부(10) 내에 구비되는 작업부(20), 상기 수조(11)에 소화수를 공급하는 소화수 공급부(30), 상기 수조(11) 내의 소화수를 회수하는 소화수 회수부(40), 및 상기 수조(11) 내부로 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급부(50)를 포함하여 이루어진다.
이하, 각 구성별로 본 발명의 구체적인 내용을 설명한다.
상기 수조부(10)는 폐배터리(B)의 해체 작업과 함께 화재 발생시 화재의 진압이 이루어지는 공간으로서, 소화수가 담겨있는 수조(11)와 상기 수조(11) 근처에 구비되되 이송수단에 의해 이동되어 상기 수조(11)의 상부를 밀폐하는 수조커버(12)를 포함한다.
상기 수조(11)의 상부 외측에는 수조커버(12)와 수조(11) 상부 사이의 밀폐성을 높이기 위하여 복수의 파워클램프(13)가 배치된다.
여기서, 상기 밀폐성은 수조(11) 내로 산소가 유입되는 것을 차단하여 소화 능력을 향상시키기 위하여 필요하다.
또한, 상기 수조(11)에는 수조(11) 내의 수면 높이를 측정하는 레벨스위치(16)가 구비되고, 수조(11) 내 소화수의 온도를 측정하는 온도계(17)가 구비되어 있으며, 그 작용에 대해서는 후술한다.
상기 작업부(20)는 폐배터리(B)가 안치되어 폐배터리(B)의 해체 작업이 이루어지는 구성으로서 상기 수조부(10) 내에 구비된다.
구체적으로, 상기 작업부(20)는 폐배터리(B)가 안치되어 해체 작업이 이루어지는 작업테이블(21)과 상기 작업테이블(21)을 승강시키는 구동수단(22)을 포함하여 구성된다.
상기 작업테이블(21)은 후술하는 불활성가스 버블 공급이 용이하도록 그레이팅 형태로 제작되는 것이 바람직하고, 상기 작업테이블(21)에는 프레임(23)이 고정되어 있으며, 상기 구동수단(22)은 프레임(23)에 일단이 고정된 실린더를 포함한다.
폐배터리(B)의 해체 작업이 이루어지는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 수조커버(12)가 제거된 상태에서 상기 작업테이블(21)은 구동수단(22)에 의하여 수조(11) 내의 수면 위에 위치하도록 이동된다.
그리고 패배터리(B)의 해체 작업 중 화재가 발생한 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 작업테이블(21)은 상면에 폐배터리(B)가 안치된 상태에서 구동수단(22)에 의하여 폐배터리(B)와 함께 수면 아래에 완전히 잠기도록 이동되고, 수조커버(12)가 이동되어 수조(11)의 상부를 밀폐한다.
이와 같이 작업테이블(21) 상부에 놓여진 폐배터리(B)가 수조(11)의 수면 아래로 잠기게 됨으로써 패배터리(B)의 해체 작업 중 화재가 발생하더라도 신속히 소화 작업을 진행할 수 있게 된다.
상기 소화수 공급부(30)는 수조(11) 내로 소화수를 공급하기 위한 구성으로서, 외부로부터 공급된 소화수가 저장되는 소화수탱크(31)와, 상기 소화수탱크(31) 내의 소화수를 유입시켜 수조(11) 측으로 배출하는 공급펌프(32)와, 상기 공급펌프(32)로부터 공급되는 소화수의 유량을 제어하는 제1자동밸브(33)로 이루어진다.
상기 소화수탱크(31)에는 우선 외부로부터 공급되는 소화수가 저장되나, 나중에는 폐배터리(B)의 화재 진압시 수조(11)로부터 회수된 소화수도 함께 저장된다.
한편, 수조(11) 내에서 폐배터리(B)의 화재가 진압되는 중 수조(11) 내의 수온이 상승하면 소화 능력이 저하되므로 고온의 소화수는 배출시키고 새로운 소화수를 공급하여 수온의 상승을 억제할 필요가 있다.
이에, 상기 소화수 회수부(40)는 온도계(17)의 측정 온도가 소정 온도 이상이 되는 경우, 회수펌프(41)를 작동시켜 수조(11) 내 고온의 소화수를 회수하고, 고온의 소화수는 회수펌프(41)로 유입 배출된 후 열교환기(42)를 거치면서 냉각되어 소화수탱크(31)로 공급된다.
그리고 레벨스위치(16)에 따라 소정 높이의 수면이 유지되도록 소화수탱크(31)로부터 소화수가 재공급된다.
폐배터리(B)의 화재 진압을 위해서는 대량의 소화수가 필요한데 위와 같이 본 발명은 소화수를 회수시켜 재사용하므로 외부로부터 공급되는 소화수의 사용량을 크게 줄일 수 있다.
상기 불활성가스 공급부(50)는 수조(11) 내의 수면 상부로 불활성가스를 공급하여 수조(11) 내를 소정 압력으로 유지하면서 소화 능력을 향상시키기 위한 구성이다.
즉, 수조(11) 내부를 불활성 분위기로 만들어 화재의 진행을 억제시키며 수면에 소정 압력을 가압함으로써 소화수가 폐배터리(B)의 내부 사이 공간으로 침투되도록 하여 소화 능력을 향상시킬 수 있다.
일 실시예로, 상기 불활성가스 공급부(50)는 고압의 불활성가스 공급원(51), 제2자동밸브(52) 및 압력트랜스미터(53)로 구성된다.
상기 제2자동밸브(52)는 고압의 불활성가스 공급원(51)으로부터 공급되는 불활성가스의 유량을 제어하고, 상기 압력트랜스미터(53)는 수조(11) 내의 압력을 측정하여 제2자동밸브(52)의 개폐량을 조절하게 된다.
다만, 소화수는 수조(11) 내에 정체되어 있어 소화수에 압력을 가하더라도 폐배터리(B) 내부 사이 공간으로 소화수의 충분한 침투가 이루어지지 않을 수 있으므로, 본 발명에서는 소화 능력을 더욱 향상시키기 위하여 불활성가스를 폐배터리(B)의 내부 사이 공간으로 침투시키는 수단을 더 구비할 수 있다.
상기 수단은 버블링펌프(61)를 포함하고, 상기 버블링펌프(61)는 수조(11) 내의 소화수 일부를 유입시켜 배출하되 배출 측에 불활성가스 공급원으로부터 불활성가스를 공급함으로써 수조(11) 내로 강한 수류(水流)를 형성하면서 불활성가스 버블을 공급한다.
이때, 상기 불활성가스 버블은 복수의 분사관(62)을 통해 수조(11) 하부로 공급되고, 공급된 불활성가스 버블이 폐배터리(B)의 내부 사이 공간으로 침투됨으로써 소화 능력이 더욱 향상되게 된다.
한편, 밀폐된 수조(11) 내에는 화재로 발생한 유해가스가 차게 되고, 소화 작업이 종료된 후 수조커버(12)를 개방할 때 상기 유해가스가 대기중으로 확산되어 환경오염을 유발할 수 있으므로, 본 발명에서는 수조(11) 상부에 가스처리관(71)을 연결하고 중간에 제3자동밸브(72)를 구성해 수조(11) 내의 유해가스를 가스집진기(73)로 이송시켜 처리한다.
또한, 유해가스 중 불소함유가스는 소화수에 용해될 수 있는데 회수된 소화수를 재사용하기 위해서는 이를 추가로 처리할 필요가 있다.
이를 위하여, 본 발명에서는 회수되는 소화수를 소화수탱크(31)로 유입 낙하시키고, 낙하하는 소화수가 수면에 떨어질 때 불소함유가스를 다시 배출되게 하며 그 배출된 불소함유가스를 제4자동밸브(74)를 통해 가스집진기(73)로 보내 처리한다.
한편, 본 발명의 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치에는 제반 구성을 종합적으로 통제하고 관리하기 위하여 제어부가 마련되어 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
10: 수조부
11: 수조 12: 수조커버
13: 파워클램프 16: 레벨스위치
17: 온도계
20: 작업부
21: 작업테이블 22: 구동수단
30: 소화수 공급부
31: 소화수탱크 32: 공급펌프
33: 제1자동밸브
40: 소화수 회수부
41: 회수펌프 42: 열교환기
50: 불활성가스 공급부
51: 고압의 불활성가스 공급원 52: 제2자동밸브
53: 압력트랜스미터
61: 버블링펌프 62: 분사관
71: 가스처리관 72: 제3자동밸브
73: 가스집진기 74: 제4자동밸브

Claims (9)

  1. 내부에 소화수가 담겨있는 수조(11)와 상기 수조(11)의 상부를 밀폐하는 수조커버(12)를 포함하는 수조부(10);
    상기 수조부(10) 내에 구비되되, 폐배터리(B)가 안치되어 해체 작업이 이루어지는 작업테이블(21)과 상기 작업테이블(21)을 승강시키는 구동수단(22)을 포함하는 작업부(20);
    상기 수조(11)에 소화수를 공급하는 소화수 공급부(30);
    상기 수조(11) 내의 소화수를 회수하는 소화수 회수부(40); 및
    상기 수조(11) 내부로 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급부(50)를 포함하고,
    상기 불활성가스 공급부(50)는
    불활성가스를 폐배터리(B)의 내부 사이 공간으로 침투시키는 수단을 더 구비하며, 상기 수단은 버블링펌프(61)를 포함하고, 상기 버블링펌프(61)는 수조(11) 내의 소화수 일부를 유입시켜 배출하되 배출 측에 불활성가스를 공급하여 수조(11) 내로 강한 수류를 형성하면서 불활성가스 버블을 공급하는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수조(11)에는 수조(11) 내의 수면 높이를 측정하는 레벨스위치(16)와, 수조(11) 내 소화수의 온도를 측정하는 온도계(17)가 구비되는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소화수 공급부(30)는
    외부로부터 공급된 소화수가 저장되는 소화수탱크(31)와, 상기 소화수탱크(31) 내의 소화수를 유입시켜 수조(11) 측으로 배출하는 공급펌프(32)와, 상기 공급펌프(32)로부터 공급되는 소화수의 유량을 제어하는 제1자동밸브(33)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소화수 회수부(40)는
    회수펌프(41)를 작동시켜 수조(11) 내 고온의 소화수를 회수하고, 고온의 소화수는 회수펌프(41)로 유입 배출된 후 열교환기(42)를 거치면서 냉각되어 소화수탱크(31)로 공급되는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 불활성가스 공급부(50)는
    고압의 불활성가스 공급원(51), 고압의 불활성가스 공급원(51)으로부터 공급되는 불활성가스의 유량을 제어하는 제2자동밸브(52), 및 수조(11) 내의 압력을 측정하여 제2자동밸브(52)의 개폐량을 조절하는 압력트랜스미터(53)로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    수조(11) 상부에 가스처리관(71)을 연결하고 중간에 제3자동밸브(72)를 구성해 수조(11) 내의 유해가스를 가스집진기(73)로 이송시켜 처리하는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치.
  9. 제1항에 있어서,
    회수되는 소화수를 소화수탱크(31)로 유입 낙하시키고, 낙하하는 소화수에서 배출된 불소함유가스는 제4자동밸브(74)를 통해 가스집진기(73)로 보내 처리되는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체시 발생한 화재의 자동소화장치.
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