KR102601808B1 - 연속 가동식 열분해 유화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일상생활에서 배출되는 가연성 폐기물(비닐, 폐합성수지 등)을 열분해하기 위해 산소와 공기의 접촉을 차단하는 열분해로에 연속적으로 투입하여 열분해된 열분해가스와 탄화부산물을 가스차분리장치에 연속적으로 공급하여 집진 및 정화하여 가스와 탄화부산물을 분리배출하여 오일과 가스를 생산하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 가연성 폐기물에 산소와 공기를 차단하여 열분해 하는 열분해로에 연속적으로 공급하고, 열분해하여 배출되는 열분해가스와 탄화부산물(토사, 차, 불연이물질 등)을 돌출가이드부와 이송스크류배출관의 배출스크류를 통해 가스차분리장치에 공급하고, 상기 가스차분리장치의 내부에 다단으로 형성된 타공디스크집진판을 통과하는 다단디스크집진기나 탄화부산물을 고온필터를 통해 고농도의 가스를 분리하여 정화된 고순도의 열분해가스는 증류부를 거쳐 오일 및 가스를 생성하고, 가스차분리장치에서 정화 및 집진된 탄화부산물은 하부의 호퍼에 포집되어 배출될 때 습도를 조절하여 반죽 상태로 성형기를 통과시켜 펠릿 또는 조개탄 모양으로 성형하여 배출함으로써, 고품질의 경유, 등유, 가스 등을 생산하고, 폐수와 분진의 발생없이 자원을 재활용할 수 있도록 하기 위한 연속 가동식 열분해 유화장치에 관한 것이다.
상기 본 발명에 따른 구성은 가연성 폐기물을 투입하는 원료투입부(100);
상기 원료투입부(100)에서 가연성폐기물을 압축하여 이송하는 원료압축부(200);
상기 원료압축부(200)에서 압축된 가연성폐기물을 열분해하여 이송하는 열분해로(300);
상기 열분해로(300)에서 배출된 가스를 응축하는 응축부(400);
상기 응축부(400)에 응축되어 배출된 가스를 증류하여 가스와 오일을 생성하는 증류부(500)를 포함하여 구성하고,
상기 열분해로(300)에서 분해된 가스와 혼합된 탄화부산물을 공급받아 분리하는 가스차분리장치(600)를 열분해로(300)와 응축부(400) 사이에 연결하여 형성하되,
상기 가스차분리장치(600)는,
탄화부산물을 수장하여 배출할 수 있도록 하부는 원추형으로 이루어진 집진호퍼(611)와,
상기 집진호퍼(611)의 상부에는 집진하여 분리된 가스를 배출하기 위해 가스배출구(612)가 형성된 본체(610)와,
상기 본체(610)의 내부에는 열분해로에서 열분해된 가스만 집진 및 분리하여 상부로 유도하는 다단디스크집진기(630)를 포함하고,
상기 다단디스크집진기(630)는 다단(3~7단)으로 간격을 두고 타공디스크집진판(620)을 다수 장착하고, 상기 타공디스크집진판(620)의 중앙에는 모터(640)의 동력을 전달받아 회전하는 회전축(650)을 장착하고, 상기 회전축(650)에는 타공디스크집진판(620)의 상하부면에 접촉되어 회전하면서 타공디스크집진판(620)에 접촉된 탄화부산물의 미분을 탈락시키는 회전클리너(660)를 장착하여 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

연속 가동식 열분해 유화장치{continuous operation equation pyrolysis emulsifier}
본 발명은 일상생활에서 배출되는 가연성 폐기물(비닐, 폐합성수지 등)을 열분해하기 위해 산소와 공기의 접촉을 차단하는 열분해로에 연속적으로 투입하여 열분해된 열분해가스와 탄화부산물을 가스차분리장치에 연속적으로 공급하여 집진 및 정화하여 가스와 탄화부산물을 분리배출하여 오일과 가스를 생산하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 가연성 폐기물에 산소와 공기를 차단하여 열분해 하는 열분해로에 연속적으로 공급하고, 열분해하여 배출되는 열분해가스와 탄화부산물(토사, 차, 불연이물질 등)을 돌출가이드부와 이송스크류배출관의 배출스크류를 통해 가스차분리장치에 공급하고, 상기 가스차분리장치의 내부에 다단으로 형성된 타공디스크집진판을 통과하는 다단디스크집진기나 탄화부산물을 고온필터를 통해 고농도의 가스를 분리하여 정화된 고순도의 열분해가스는 증류부를 거쳐 오일 및 가스를 생성하고, 가스차분리장치에서 정화 및 집진된 탄화부산물은 하부의 호퍼에 포집되어 배출될 때 습도를 조절하여 반죽 상태로 성형기를 통과시켜 펠릿 또는 조개탄 모양으로 성형하여 배출함으로써, 고품질의 경유, 등유, 가스 등을 생산하고, 폐수와 분진의 발생없이 자원을 재활용할 수 있도록 하기 위한 연속 가동식 열분해 유화장치에 관한 것이다.
일반적으로 사람이 사용하고 폐기되는 일회용품을 비롯한 가연성폐기물의 매립은 심각한 환경오염을 유발하기 때문에 가연성폐기물의 처리와 자원으로 재활용하기 위한 기술이 활발히 연구되고 있다. 이러한 가연성폐기물의 재활용 기술에는 에너지 재활용, 원료 재활용과 화학 재활용이 있다.
가연성폐기물의 에너지 재활용은 소각에 의하여 얻어지는 열에너지를 이용한다. 그러나 가연성폐기물의 소각 시 다이옥신(Dioxin), 퓨란(Furan)계 물질 등은 환경과 인체에 치명적인 유해물질이 필연적으로 생성되고 있으므로, 국내외적으로 규제가 강화되고 있는 유해물질의 정화를 위하여 환경오염방지시설의 투자와 운전에 많은 비용이 소요되는 단점이 있다. 따라서 가연성폐기물은 에너지 재활용보다는 원료 재활용과 화학 재활용이 우선적으로 고려되고 있다.
가연성폐기물의 원료 재활용은 가연성폐기물 자체를 분류하여 플라스틱 제품의 원료로 이용한다. 가연성폐기물의 원료재활용을 위해서는 가연성폐기물을 종류별로 분류해야 하는데, 상용성이 없거나 젖은 가연성폐기물을 분류하는데 수반되는 많은 난제로 인하여 작업성 및 경제성이 낮은 문제를 내포하고 있다.
또한, 화학적 재활용은 가연성폐기물로부터 원료로 이용할 수 있는 유기가스 및 오일을 얻는 것이며, 이런 가연성폐기물을 무산소 타입의 저온(300~600℃)으로 열분해하여 발생된 유기가스와 이를 냉각하여 오일로 전환시키는 것이 가연성폐기물의 저온 열분해 장치이다. 기존의 유화 장치는 회분식의 배치타입과 가열 스크류를 이용한 연속식 타입으로 구별된다. 회분식 배치타입은 시설비가 저렴하지만 1회씩 가동과 냉각 배출을 반복하여야 하기 때문에 가열 에너지의 낭비가 심하고 공정의 연속성이 없어서 생산성이 낮은 문제점이 있고, 스크류 연속식 타입은 기계장치의 기술적 정교함이 요구되어 기계장치의 시설비가 많이 들고 처리량이 적은 관계로 사업성이 떨어지는 문제점을 갖고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 가연성폐기물의 저온 열분해 유화장치는 용융압출기를 이용한 연속식 배치타입으로서 선별기, 분쇄기, 용융압출기, 주반응로, 보조반응로, 가스분리타워, 응축기로 구성된다. 그러나 상기 유화장치의 용융압출기는 산소 및 공기의 접촉을 차단 할 수 없고 분쇄된 가연성폐기물을 상온에서 그대로 투입하여 용융하기 위한 가열 온도까지 가열하는 데에 에너지 소모가 많아서 유기가스 및 오일 생산의 원가가 높은 문제점이 있었다.
또한, 가연성폐기물을 가열 용융할 때 발생되는 수증기의 배출이 원활하지 못하여 생산되는 유기가스 및 오일의 품질이 떨어지고, 폭발성을 띤 반응로의 비정상적인 배출로 인한 코킹(Cocking) 현상이 발생하여 반응로 내부의 용적이 감소하고, 상기 코킹 현상과 함께 작업자의 온도체크 및 시간 등의 사소한 관리 미숙으로 인하여 배출밸브에 탄화 슬러지가 쌓여 막히는 현상이 자주 일어나는 문제점이 있었다. 또한, 보조 반응로로 유입되는 반유동체 용융물의 원료량을 정확하게 측정하지 못하여 연속식 공정에 따른 분해속도를 관리할 수가 없어 전체 생산 공정이 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 있었다.
한편, 전기를 생산하는 발전기 중 가스터빈 발전기는 고온, 고압의 연소가스로 터빈을 가동시켜 발전하는 발전기로, 압축기로 공기를 압축하고 압축된 공기를 연소실로 이송하여 분사한 연료를 연소시킴에 따라 발생되는 고온, 고압의 연소가스를 내뿜으면서 터빈을 회전시켜 발전을 한다. 그러나 가스터빈은 연료의 소비가 많아 유지비가 많이 드는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 가연성폐기물을 포함하는 일반 고형연료제품을 보다 효율적으로 처리할 수 있는 시스템 개발의 필요성이 대두 되고 있다.
그뿐만 아니라 열분해장치는 열분해로에서 열분해된 유화가스를 열교환기로 직접 이송하여 오일과 가스를 생성하고 있지만, 상기 열분해된 가스에 혼합된 이물질(미세한 탄화부산물이 포함됨)이 그대로 이송됨으로써 고품질의 오일과 가스를 얻을 수 없는 문제점이 있다.
그리고 집진기술로 개시된 등록특허 제10-1762092호의 "자화공기를 이용한 가연성폐기물의 저온분해 소각장치"는 소각된 가연성폐기물에서 발생하는 열을 열교환하는 열교환기에 집진장치가 연결되는 것으로, 먼지와 분진만을 분리하는 집진기술이다. 따라서 가연성폐기물을 열분해하여 얻어지는 가스 및 탄화부산물을 집진및 분리배출하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 실용신안등록 제20-0207679호의 "유해가스 처리를 위한 플라즈마 반응기와 부산물 제거용전기집진기의 일체형 설비"는 유해가스를 제거하기 위하여 플라즈마 반응기와 부산물 제거용 전기집진기를 일체형으로 설치한 것이다. 상기 구성 역시 가연성폐기물을 열분해하여 얻어진 가스와 혼합된 탄화부산물을 집진 및 분리배출하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 등록특허 제10-1032617호의 "탄소섬유를 이용한 전기집진기"는 오염된 공기를 처리하기 위한 전기집진기로써, 전기 집진기는 가스 스파크에 의한 폭팔 위험성이 있는 기술로서 가연성폐기물을 열분해하여 얻어진 가스와 혼합된 탄화부산물을 집진 및 분리배출하는 기술이 개시되어 있다.
대한민국 등록특허 제10-1861753호 대한민국 등록특허 제10-1762092호 대한민국 실용신안등록 제20-0207679호 대한민국 등록특허 제10-1032617호
본 발명은 상기와 같은 문제점과 개시된 기술을 보완하기 위하여 창출한 것으로서, 본 발명의 목적은, 산소와 공기를 차단할 수 있도록 밀폐된 상태에서 연속적으로 가연성폐기물을 열분해로로 압축하여 투입할 수 있고, 또 열분해로에서 열분해되어 연속적으로 배출된 가스와 탄화부산물(창: char) 및 이물질을 가스차분리장치(단수 또는 복수)에 공급하여 가스차분리장치의 내부 상부측에 다단으로 설치된 타공디스크집진판을 통과하는 다단디스크집진기나, 고온필터에서 고농도로 집진 정화되어 배출된 열분해가스는 응축부와 증류장치를 거쳐서 가스와 오일을 생산함과 동시에 다단디스크집진기나 고온필터에서 분리되지 못한 탄화부산물은 가스차분리장치의 하부 집진호퍼에 저장되어 공급저장사일로와 미분이송스크류를 통해 이송하면서 습도를 조절하여 반죽시켜서 혼합믹서기 및 성형기로 공급하게 되면 펠릿이나 조개탄으로 성형되어 열원으로 자원 재활용할 수 있도록 함을 목적으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 전처리 과정에서 100mm~1200mm정도로 파쇄되어 투입부의 호퍼로 유입된 가연성폐기물을 원료압축부에 형성된 압축판의 피스톤 작용에 의해 1차 압축공간으로 압축하여 공급한 후, 1차 압축된 가연성폐기물을 산소차단밸브를 통해 산소와 공기를 차단시키면서 2차 압축하여 투입관을 통해 열분해로로 투입하여 열분해 할 수 있도록 함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다단디스크집진기를 통해 가스와 함께 탄화부산물의 미분이 상승되더라도 다단으로 형성된 타공디스크집진판에 각각 탄화부산물을 집진시켜서 고농도의 가스만 분리할 수 있도록 함을 목적으로 하는 것이다.
그뿐만 아니라, 본 발명은 열분해로에서 가스차분리장치로 이송되어 다단디스크집진기에 의해 분리된 탄화부산물의 미분이 자유낙하하지 못하고 가스와 함께 상승되어 타공디스크집진판에 집진되면 타공디스크집진판의 상하부면에서 회전하는 회전클리너로 분리시켜서 하부에 형성된 집진호퍼로 낙하 포집하여 배출되도록 함을 목적으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예로는 필터집진기를 형성하고 있는 고온필터를 이용하여 열분해가스에 혼합된 탄화부산물 및 이물질을 집진하여 고농도의 가스만 분리하여 응축부 및 증류부로 유도할 수 있도록 하는데 그 목적이 있는 것이다.
그리고 본 발명은 필요에 따라서는 고농도의 가스를 생산하기 위하여 다단디스크집진기와 고온필터집진기를 혼용하여 동시에 사용할 수도 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가연성 폐기물을 연속적으로 열분해 하는 연속 가동식 열분해 유화장치는,
가연성 폐기물을 투입하는 원료투입부(100);
상기 원료투입부(100)에서 가연성폐기물을 압축하여 이송하는 원료압축부(200);
상기 원료압축부(200)에서 압축된 가연성폐기물을 열분해하여 이송하는 열분해로(300);
상기 열분해로(300)에서 배출된 가스를 응축하는 응축부(400);
상기 응축부(400)에 응축되어 배출된 가스를 증류하여 가스와 오일을 생성하는 증류부(500)를 포함하여 구성하고,
상기 열분해로(300)에서 분해된 가스와 혼합된 탄화부산물을 공급받아 분리하는 가스차분리장치(600)를 열분해로(300)와 응축부(400) 사이에 연결하여 구성한 연속 가동식 열분해 유화장치에 있어서,
상기 원료투입부(100)에 형성된 회전압축판(120)에 의해 원료압축부(200)의 투입공간(210)으로 투입된 가연성폐기물이 피스톤(230)의 작용에 의해 2차 압축되어 전방의 투입관(240)으로 이송될 때 산소와 공기의 차단을 방지하기 위하여 압축공간(210)과 투입관(240)의 사이에 간격을 두고 2개 이상 형성된 산소차단밸브(260)가 1차 및 2차 순차적으로 개방되고, 투입관(240)으로 이송이 완료되어 피스톤(230)의 작용에 의해 압축판(220)이 후진하게 되면 산소차단밸브(260)는 상기 개방과 반대로 폐쇄되어 공기의 유입을 차단하도록 형성하고,
상기 압축공간(210)에 1차 압축되어 유입된 가연성폐기물을 압축판(220)이 전방으로 이송하면서 책형상으로 적층되는 작용을 반복하게 되면 1, 2, 3, 4, 5단계로 2차 압축되어 순차적으로 적층되어 투입관(240)으로 이송하게 되면, 압축공간(210)에도 가연성폐기물이 1, 2, 3단계의 책형태로 적층하게 되므로, 상기 압축판(220)의 압축작용이 반복되면 가연성폐기물이 압축판 역할을 하면서 전방으로 이송되어 투입관(240)에 책형태로 압축된 1단계의 가연성폐기물부터 5단계의 가연성폐기물이 순차적으로 투입스크류관(251)에 장착된 투입이송스크류(250)로 이송되면서 연속하여 열분해로(300)의 내부로 유입이 되도록 형성하고,
상기 가스차분리장치(600)는,
탄화부산물을 수장하여 배출할 수 있도록 하부는 원추형으로 이루어진 집진호퍼(611)와,
상기 집진호퍼(611)의 상부에는 집진하여 분리된 가스를 배출하기 위해 가스배출구(612)가 형성된 본체(610)와,
상기 본체(610)의 내부에는 열분해로에서 열분해된 가스만 집진 및 분리하여 상부로 유도하는 다단디스크집진기(630)를 포함하고,
상기 다단디스크집진기(630)는 다단(3~7단)으로 간격을 두고 타공디스크집진판(620)을 다수 장착하되, 탈부착과 유지관리에 편리하도록 반원형(1/2원형)으로 형성하여 회전축(650)에서 분리 및 결합이 용이하도록 본체(610)의 사방에 고정된 고정판(623)의 외주연으로 장착된 앵글(624)에 안착하여 체결구(625)를 이용하여 결합하고,
상기 타공디스크집진판(620)의 중앙에는 모터(640)의 동력을 전달받아 회전하는 회전축(650)을 장착하고, 상기 회전축(650)에는 타공디스크집진판(620)의 상하부면에 접촉되어 회전하면서 타공디스크집진판(620)에 접촉된 탄화부산물의 미분을 탈락시키는 회전클리너(660)를 장착하고,
상기 타공디스크집진판(620)에 천공된 탄화미분배출공(622)은 다단으로 간격을 두고 형성된 타공디스크집진판(620)과 수직상태로 형성되지 않고, 상부측으로 올라가면서 가스의 수직배출을 억지할 수 있도록 스크류형태로 서로 엇갈리게 타공디스크집진판(620)에 배치하여 구성한 것을 특징으로 한다.
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또한, 본 발명은 상기 타공디스크집진판(620)에 가스만 집진 및 분리하는 가스배출공(621)과, 상기 가스배출공(621)보다 지름이 0.5~3배 크게 천공하여 가스에 혼합된 탄화부산물의 미분을 탈락하기 위한 탄화미분배출공(622)이 타공디스크집진판(620)에 대각선으로 엇갈리도록 부채꼴로 이루어진 것을 특징으로 한다.
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또한, 본 발명은 상기 타공디스크집진판(620)의 가스배출공(621)과 탄화미분배출공(622)의 지름이 상부측으로 갈수록 1/2~1/3씩 작게 형성하여 탄화부산물의 미분을 최적으로 집진할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 가스차분리장치(600)는 하나 이상을 연결하는 복수구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 열분해로(300)는 전방이 원추형의 열분해하우징(320)으로 형성되어 돌출가이드부(340)에 의해 탄화부산물을 가스차분리장치(600)의 내부로 유입하거나, 열분해로(300)의 돌출가이드부(340)에서 낙하된 탄화부산물을 이송스크류배출관(343)의 배출스크류(344)을 통해 가스차분리장치(600)의 내부로 유입하도록 구성한 것을 특징으로 한다.
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또한, 본 발명은 상기 원료투입부(100)는 가연성폐기물선별기(2100)에서 가연성폐기물을 선별하고, 상기 선별된 가연성폐기물에 혼합된 금속을 자력선별기(2200)로 선별하고, 선별된 가연성폐기물을 파쇄기(2300)에서 파쇄하는 전처리장치(2000)와 연결하여 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 증류부(500)에서 증류되어 배출되는 가스는 염소를 제거하는 염소제거장치(550)와, 황원자나 황화합물을 제거하는 탈황장치(560)와, 탁도를 개선하는 탁도개선장치(570)와, 미세분진을 분리하는 미세검분장치(580)와 연결하여 분리된 가스를 가스탱크(800)에 저장하도록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 가연성 폐기물을 연속적으로 열분해 하는 열분로와 연결된 가스차분리장치는 가연성폐기물을 산소나 공기를 차단하여 압축된 상태에서 열분해로로 공급 투입시켜서 열분해하여 연속적으로 배출되는 탄화부산물 및 가스를 집진하여 분리하기 위한 가스차분리장치를 형성하는 다단디스크집진기의 내부 상부측에 다단으로 형성된 타공디스크집진판의 가스배출공을 거쳐 집진 및 정화할 수 있도록 함으로써 고순도의 가스와 오일을 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 투입부로 투입된 가연성폐기물은 원료투입부의 회전압축판에 의해 1차 압축되어 원료압축부의 압축공간으로 투입되고, 또 압축공간으로 투입된 가연성폐기물은 피스톤작용에 의해 단계적으로 2차 압축되어 산소차단밸브를 통해 전방의 투입관으로 이송됨과 동시에 산소차단분사구에서 액성유를 분사하여 외부의 공기를 차단함으로써, 열분해로로 유입되는 가연성폐기물을 완전 연소시켜서 열분해 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 다단디스크집진기에서 가스로 정화되지 못하고 타공디스크집진판의 상부와 하부에 각각 부착되어 집진된 탄화부산물 및 미분은 회전클리너에 의해 분리되어 탄화미분배출공으로 낙하시켜서 조개탄이나 펠릿 등으로 성형하여 열원으로 자원 재활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예로 고온필터집진기의 고온필터를 거쳐서 열분해로에서 연속적으로 배출되는 가스와 탄화부산물을 분리 및 정화하여 고순도의 가스만 얻을 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 연속가동식 열분해 유화장치의 전체 구성을 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 열분해로를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 열분해로와 연결된 복수의 가스차분리장치를 도시한 사시도 및 단면도이다.
도 4는 본 발명의 가스차분리장치의 타공디스집진판을 나나탠 평면도이다.
도 5는 본 발명의 가스차분리장치에서 배출된 탄화 부산물을 압축하여 열분해로 이송하기 위해 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 가스차분리장치를 단수구조로 형성하여 일부를 전개한 사시도, 정단면도 및 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예의 가스차분리장치를 나타낸 사시도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 원료투입구와 원료압축부를 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 투입관의 부분확대도이다
도 12는 본 발명의 증류탑과 연결된 유수분리부를 도시한 정면도이다.
도 13은 본 발명의 감압증류부를 도시한 정면도이다.
도 14는 본 발명의 응축기를 도시한 정면도이다.
도 15는 본 발명의 흡수식 냉동기를 도시한 정면도이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 저의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하로 도 1을 참조하여 전체적으로 형성되는 본 발명의 연속가동식 열분해 유화장치(1000)의 열분해 원리에 대한 구체적인 구성 및 특징에 대해 설명한다.
본 발명의 연속가동식 열분해 유화장치(1000)는 가연성폐기물을 투입하는 원료투입부(100)와, 상기 원료투입부(100)에서 배출된 가연성폐기물을 압축하는 원료압축부(200)와, 상기 원료압축부(200)에서 압축되어 공급되는 가연성폐기물을 열분해하는 열분해로(300)와, 상기 열분해로(300)와 연결되어 원료를 열분해로(300)의 외부로 배출하고, 분해된 원료를 가스와 탄화 부산물로 분리하는 가스차분리장치(600)와, 상기 가스차분리장치(600)에서 분리된 가스를 응축하는 응축부(400), 가스와 기름 및 물을 분리하는 증류부(500), 상기 증류부(500)에서 분리된 가스를 저장하는 가스탱크(800)를 포함할 수 있다.
상기 각 구성에 대하여 도면을 통하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 열분해로(300)는 일면에 원료를 전달받는 원료투입구(330)와, 타면에 원료를 배출할 수 있게 전방이 원추형으로 형성된 원료배출구(310) 및 원료를 열분해 하는 내부공간이 형성되고, 회전하여 원료를 열분해하는 열분해하우징(320)을 포함할 수 있다. 또한, 원추형으로 형성된 원료배출구(310)는 후술하는 가스차분리장치(600)의 연결베어링(670)과 결합하고, 또 열분해하우징(320)은 하부의 롤러(370)(371)에 안착되어 회전이 원활하게 이루어진다. 따라서 열분해된 탄화부산물은 열분해로(300)의 회전에 의해 이송스크류배출관(343)의 배출스크류(344)로 유입되어 전방의 원료배출구(310)로 배출되어 가스차분리장치(600)의 내부로 유입되도록 한다.
상기 열분해로(300)는 열분해하우징(320)에 일정한 열을 가하고, 열분해하우징(320)이 일정한 속도로 조절되어 회전함으로써 내부에서 자동으로 가연성 원료의 열 분해가 충분히 이루어지도록 할 수 있다. 보다 자세히, 열분해하우징(320)의 내부에 원료가 시간이 지날수록 일측에서 타측으로 이동할 수 있도록 하는 나선돌출활선(341)과 직선돌출(342)을 갖는 돌출가이드(340)의 구조를 포함할 수 있다.
이에 따라 원료는 열분해하우징(320)의 일면에 형성된 원료투입구(330)를 통해 열분해하우징(320)의 내부로 투입되고, 이후, 열분해하우징(320)의 내부에서 소정 시간 동안 열분해되며 돌출가이드부(340)에 의해 일측에서 타측으로 이동되면서 열분해하우징(320)의 타측에 형성된 원료배출구(310)를 통해 가스차분리장치(600)의 내부로 수신되도록 하는 것이다.
열분해로(300)는 가열부(360)를 더 포함하여, 열분해하우징(320)의 외부에 열을 가할 수 있다. 보다 자세히, 가열부(360)는 고온의 가스를 열분해하우징(320)의 외면에 배출하는 노즐일 수 있다. 열분해하우징(320)은 회전하면서 가열부(360)의 열을 열분해하우징(320)의 측면 전체에 골고루 전달할 수 있다.
따라서 분해가 완료된 탄화부산물(Char)과 가스를 자동으로 레미콘의 배출 원리와 같이 원료배출구(310)로 수신할 수 있다. 이때 원료배출구(310)는 탄화(고체) 부산물과 가스를 수신함에 있어서, 사용자의 개입 없이 원료를 이동시킬 수 있는 구조를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 열분해로(300)의 원료배출구(310)는 가스차분리장치(600)의 내측으로 직접 삽입되어 있기 때문에, 열분해된 가스와 탄화 부산물을 자동으로 가스차분리장치(600)의 내부로 수신하게 되는 것이다.
상술한 바와 같이, 가연성폐기물의 열분해가 이루어질 시에 별도의 부품 분리가 필요 없이 열분해하우징(320)의 일정속도조정으로 장시간 자동으로 가동할 수 있으며, 이에 따라 열 분해 효율을 증대시키고 열분해로(300)의 에너지 사용 효율을 극대화 하며, 각 설비의 수명을 연장시킬 수 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 열분해로(300)의 구성 및 특징에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
상술한 바와 같이, 열분해로(300)는 일면에 원료를 전달받는 원료투입구(330)와, 타면의 단부측에 원료를 배출할 수 있게 원추형으로 이루어진 원료배출구(310) 및 원료를 열분해 하는 내부공간이 형성되고, 하부측의 롤러(370)(371)에 지지되어 회전하면서 원료를 열분해하는 열분해하우징(320)으로 형성된다. 그리고 열분해하우징(320)의 내면에 원료의 이동을 전방으로 가이드 하는 돌출가이드부(340)를 더 포함할 수 있다. 돌출가이드부(340)를 포함함으로써, 열분해하우징(320) 내부의 원료가 시간이 지날수록 점진적으로 레미콘의 배출 원리와 같이 일측으로부터 타측의 원료배출구(310)를 통해 이동하도록 유도할 수 있다.
보다 자세히, 돌출가이드부(340)는 열분해하우징(320)의 내면에 형성된 하나 이상의 나선돌출활선(341)일 수 있다. 열분해가 이루어지기 전의 원료는 압축된 고체 상태이고, 원료투입구(330)에 의해 열분해하우징(320)에 원료가 투입되었을 시, 그 무게에 의해 열분해하우징(320)의 내부 측면에 편중되어 위치하게 되는데, 이때, 열분해하우징(320)의 내면에 형성된 나선돌출활선(341)의 회전에 의해 일측에 편중된 원료를 회전시키면서 타측(전방)으로 이동할 수 있다.
또한, 돌출가이드부(340)는 열분해 하우징(320)의 내면에 형성되고 나선형을 이루도록 서로 일정한 각도 방향으로 일정 간격 이격되어 형성되는 2개 이상의 직선돌출(342)일 수 있다. 직선돌출(342)이 형성됨으로써 원료가 일측에서 타측으로 회전하며 이동할 수 있다. 또한, 원료가 열분해하우징(320)의 내면 상부에 위치하게 되었을 시에도(열분해 하우징(320)이 지속적으로 회전하므로) 다단으로 형성된 직선돌출(342)이 원료가 중력에 의해 상부에서 하부로 떨어지는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 원료의 열분해 효율을 높일 수 있다.
이러한 직선돌출(342) 및 나선돌출활선(341)은 용도에 맞게 택일되어 형성될 수 있고, 도 2에 도시한 바 대로 두가지 모두 적용될 수 있다. 상기와 같이 열분해되어 돌출가이드부(340)에 의해 전방으로 이송된 탄화부산물은 이송스크류배출관(343)의 배출스크류(344)를 통해 후술하는 가스차분리장치(600)의 내부로 수신하게 되는 것이다.
상술한 돌출가이드부(340)는 열분해하우징(320)과 동일한 자재로 이루어지는 것이 바람직하며, 고온의 열 분해 환경에 견딜 수 있도록 내열성을 가지는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
이러한 돌출가이드부(340)가 적용됨에 따라 열분해하우징(320)의 타측의 하부에는 분해된 탄화부산물(Char)이 적층되고, 상부에는 분해된 가스가 부유하게 되므로 분리 과정이 용이해질 수 있다.
또한, 열분해하우징(320)은 압력게이지와 온도계를 포함한 점검구(350)를 포함할 수 있다. 점검구(350)는 적어도 한개 이상 설치될 수 있고, 열분해하우징(320)의 적어도 한 면에 형성되는 것이 바람직하다. 점검구(350)를 통해 사용자가 열분해하우징(320) 내부의 상태를 점검할 수 있다. 점검구(350)는 보다 자세히 열분해하우징(320)의 최상단 또는 최하단에 위치하는 것이 바람직하고, 열분해하우징(320)의 회전축의 일면 또는 타면의 최외곽으로부터 열분해하우징(320)의 회전축 방향으로 일정 간격 이격된 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라 열분해하우징(320)의 내부에 열분해 원료가 남아 있는 상태에서 점검구(350)를 개방하더라도 점검구(350)를 통해 원료가 흘러나오지 않을 수 있다.
또한, 점검구(350)의 끝단에 개폐 가능한 뚜껑이 결합되고, 뚜껑은 열분해로(300)의 작동시 완전 폐쇄되어 열분해하우징(320)의 내부와 외부를 차단하는 것이 바람직하다.
이하로 도 3 내지 도 6를 참조하여 본 발명의 가스차분리장치(600)의 구성 및 특징에 대하여 설명한다.
상술한 바와 같이, 열분해하우징(320)의 원료배출구(310)는 연결베어링(670)에 안착되어 가스차분리장치(600)의 일측 내부로 연결된다. 상기 가스차분리장치(600)의 타측은 가스를 응축하는 응축부(400)와 연결된다. 그리고 상기 가스차분리장치(600)는 상측에 가스배출구(612)가 형성되고, 내부에는 다단디스크집진기(630)가 설치되고, 하부에는 탄화부산물 및 탄화미분을 포집하여 배출하기 위한 집진호퍼(611)가 형성되는 본체(610)로 이루어진다.
또한, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 본체(610)의 상부측에 형성된 다단디스크집진기(630)를 통해 가스를 포집 및 여과하기 위해 간격을 두고 다단(3~7단 이상)으로 형성되는 타공디스크집진판(620)과, 상기 타공디스크집진판(620)에 집진되어 부착된 탄화미분을 탈착하기 위해 모터(640)와 연결되어 회전하는 회전축(650)에 회전클리너(660)가 간격을 두고 다수개 형성되어 있다. 이때 회전클리너(660)는 다단으로 간격을 두고 형성된 타공디스크집진판(620)의 상부와 하부에 각각 밀착하여 구성된다.
그리고 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상기 타공디스크집진판(620)은 탄화미분을 집진하기 위하여 다수개의 가스배출공(621)이 0.1mm~5mm정도 미세하게 천공되어 있고, 또한, 가스배출공(621)보다 지름을 2~10배로 1.0mm~10mm정도 크게 천공하여 타공디스크집진판(620)에 부착된 탄화미분이 탈락되면서 하부로 배출할 수 있도록 하기 위한 탄화미분배출공(622)이 부채꼴 형태로 1/6정도 면적으로 서로 대칭되도록 천공되어 있다.
또한, 상기 타공디스크집진판(620)에 천공된 탄화미분배출공(622)은 다단으로 형성된 타공디스크집진판(620)과 일직선의 수직상태로 형성되지 않고, 상부측으로 올라가면서 가스의 수직배출을 억지할 수 있도록 스크류형태로 서로 엇갈리게 배치하여 구성한다.
상기 탄화미분배출공(622)을 일직선의 수직상태로 형성하게 되면 가스와 혼합된 탄화미분이 정화 및 집진되지 않고 상부측으로 상승하게 되므로, 이를 방지하기 위하여 탄화미분배출공(622)을 서로 엇갈리게 스크류 형태로 설치하는 것이 바람직한 것이다.
상술한 구성에 따라 가스차분리장치(600)에 전달되는 가스와 탄화부산물은 사용자의 개입 없이 용이하게 분리 전달되는 것이다.
이때 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 상기 타공디스크집진판(620)은 반원형으로 형성하여 회전축(650)에서 분리 및 결합이 용이하도록 본체(610)의 사방에 고정된 고정판(623)의 외주연으로 장착된 앵글(624)에 체결구(625)를 이용하여 결합 구성한다.
그뿐만 아니라 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 상기 타공디스크집진판(620)의 가스배출공(621)과 탄화미분배출공(622)의 지름은 상부측의 타공디스크집진판(620)으로 갈수록 1/2~1/3씩 작게 형성하여 탄화부산물의 미분을 최적으로 집진할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.
즉, 최하단의 1번째 타공디스크집진판(620)에 천공되는 가스배출공(621)의 지름은 10mm, 탄화부산물배출공(622)의 지름은 15mm, 2번째 1번째 타공디스크집진판(620)에 천공되는 가스배출공(621)의 지름은 7.5mm, 탄화부산물배출공(622)의 지름은 10mm, 3번째 타공디스크집진판(620)에 천공되는 가스배출공(621)의 지름은 5.0mm, 탄화부산물배출공(622)의 지름은 7.5mm, 4번째 타공디스크집진판(620)에 천공되는 가스배출공(621)의 지름은 2.5mm, 탄화부산물배출공(622)의 지름은 5.0mm, 5번째 타공디스크집진판(620)에 천공되는 가스배출공(621)의 지름은 1.0mm, 탄화부산물배출공(622)의 지름은 2.5mm로 천공하여 설치하는 것이다.
그뿐만 아니라 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 가스를 포집 및 여과하는 다단디스크집진기(630)에 3~7층의 다층으로 간격을 두고 고정판(623)에 장착되어 있는 타공디스크집진판(620)과, 상기 타공디스크집진판(620)에 부착된 탄화미분을 제거하기 위한 회전클리너(660) 등의 유지관리와 청소 또는 교체를 하기 위하여 타공디스크집진판(620)은 반원으로 제작하여 회전축(650)에 결합할 수 있도록 형성하고, 본체(610)의 일측에는 점검구(680)를 포함하여 구성한다.
또한, 상기 가스차분리장치(300)의 본체(610) 일측면에는 설치되는 점검구(680)는 적어도 한개 이상 설치될 수 있고, 가스차분리장치(600)의 적어도 한 면에 형성되는 것이 바람직하다. 점검구(680)를 통해 사용자가 가스차분리장치(600)의 본체(610) 내부의 상태를 점검할 수 있다. 상기 점검구(680)는 보다 자세히 가스차분리장치(600)의 최상단과 측면에 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 점검구(680)의 끝단에 개폐 가능한 뚜껑이 결합되고, 뚜껑은 가스차분리장치(600)의 작동시 완전 폐쇄되어 내부와 외부를 차단하는 것이 바람직하다.
그리고 도 5에 나타내는 바와 같이, 상기 가스차분리장치(600)의 집진호퍼(611)로 배출되는 탄화부산물은 수평이송스크류(611a)를 통해 전방으로 이송되어 배출이송스크류(690)로 낙하시킨다. 상기 배출이송스크류(690)로 이송된 탄화부산물은 공급저장사일로(900)로 이송되어 저장된다.
상기 탄화부산물 공급저장사일로(900)에 저장된 탄화부산물은 공기와 산소의 공급을 차단하고. 다시 하부의 배출구로 배출되어 탄화부산물의 미분 발생없이 미분이송스크류(910)로 이송되는 과정에서 압축수공급노즐(940)을 통하여 압축수를 공급받아 건조한 탄화 부산물(차; Char)의 미세먼지(미분)와 압축수가 혼합되어 탄화부산물을 성형하기 위한 혼합믹서기(920)로 이송된다.
이때 상기 미분이송스크류(910)를 통해 이송되는 탄화부산물은 압축수공급노즐(940)에 의하여 미분을 제거함과 동시에 성형하기 좋게 반죽상태를 유지하기 위하여 미분이송스크류(910)의 외부측에는 압축수공급노즐(940)이 다수 연결될 수 있고, 압축수공급노즐(940)은 미분이송스크류(910)의 내부로 유체를 압력 분사하게 되므로, 이에 따라 미분이송스크류(910)의 내부로 이송되는 미세 분진을 스크류이송운동에 의하여 제거(탄화부산물과 반죽됨)할 수 있어 탄화 부산물의 회수가 미세먼지 발생없이 용이하도록 할 수 있다. 즉, 압축수공급노즐(940)은 미분이송스크류(910)의 내부로 유체를 분사할 수 있고, 이에 따라 미분이송스크류(910)의 내부로 이송되는 미세 분진은 스크류의 회전운동에 의해 탄화부산물과 혼합되게 된다.
또한, 상기 혼합믹서기(920)에 저장된 탄화부산물에도 유체를 분사하기 위한 분사노즐(922)이 상부측에 형성되어 혼합믹서기(920)로 이송된 탄화부산물에 유체를 공급하여 성형하기에 필요한 반죽의 질기로 혼합할 수 있도록 교반용회전체(921)를 이용하여 교반한다.
그리고 혼합믹서기(920)에서 교반된 탄화부산물은 하부의 배출구를 통해 배출되어 성형기(930)의 내부로 유입되고, 내부로 유입된 탄화부산물은 피스톤(931)에 의해 펠릿 또는 조개탄 모양의 성형하여 배출하게 된다. 상기 배출되는 탄화부산물의 조개탄 등의 성형체는 이송컨베이어(960)를 통해 외부로 이송되어 저장하게 되는 것이다.
보다 구체적으로는 상기 미분이송스크류(910)를 통해 이송되는 탄화부산물은 혼합믹서기(920)에 저장되어 성형하기에 필요한 반죽의 질기를 조정하고, 외부유입공기를 차단하여 원활한 배출을 도모할 수 있게 된다.
또한, 상기 혼합믹서기(920)의 하부측에는 유체를 머금어 배출되는 탄화 부산물을 피스톤(931)의 압축에 의해 조개탄과 같이 일정 크기로 성형하여 배출할 수 있도록 다수개의 통공이 단부측에 천공된 탄화부산물 성형기(930)가 장착 되어 있다.
이하로 도 6은 본 발명에 따른 가스차분리장치(600)의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로, 본체(610)의 내부에 장착되는 다단디스크집진기(630)를 전술한 실시예와 같이 2개 이상의 복수로로 설치하는 것이 아니라, 본체(610)의 내부에 장착되는 다단디스크집진기(630)를 1개의 단수조로 설치하여 사용할 수 있는 것이다.
상기 단수조로 이루어지는 가스차분리장치(600)의 구성은 전술한 실시예의 구성과 동일하다.
그리고 본 발명의 또 다른 실시예의 가스차분리장치(600a)를 도 7에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
상기 열분해로(300)와 응축부(400) 사이에 연결하는 가스차분리장치(600a)는 열분해로(300)에서 배출된 가스에 혼합된 탄화부산물 및 미분을 집진하기 위하여 고온필터(710)를 장착한 고온필터집진기(700)를 형성한다.
그리고 상기 고온필터(710)는 세라믹폼(711)과 섬유성필터(712) 및 입자성필터(713)를 수직으로 형성된 본체(714)의 내부에 적층한다. 또한, 상기 본체(714)를 다수개 서로 밀착되게 장착하여 가스차분리장치(600a)의 본체 내부에 구성한다.
그뿐만 아니라 본 발명의 또 다른 실시예는 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 열분해로(300)와 응축부(400) 사이에 연결하여 가스차분리장치(미도시)는 다단디스크집진기(630)와 고온필터집진기(700)를 적층되게 결합하여 구성할 수도 있다.
그리고 도 8 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 원료투입부(100)와 원료압축부(200)의 구성 및 특징에 대해 설명한다.
본 발명의 연속가동식 열분해 유화장치(1000)는 원료투입부(100)와 원료압축부(200)를 더 포함할 수 있다. 원료투입부(100)와 원료압축부(200)는 도 8 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 사각형이나 원통형의 형태로 열분해로(300)의 측면에 장착하는 것이 바람직하며, 원료투입부(100)는 상단에 호퍼(110)가 결합되어 개방되고, 하단에는 회전압축판(120)이 형성되어 호퍼(110)의 내부로 투입된 원료를 1차적으로 압축하여 외부공기를 차단하면서 원료압축부(200)의 압축공간(210) 내부로 투입할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 압축공간(210)의 내부로 투입된 원료를 2차적으로 압축하기 위하여 압축공간(210)의 내부에 삽입되는 압축판(220)과, 상기 압축판(220)의 측면에 결합되는 피스톤(230)을 포함할 수 있다.
또한, 압축판(220)은 피스톤(230)에 의해 좌우 슬라이드 이동하면서 호퍼(140)의 하부에 형성된 배출구(130)를 개폐한다. 이와 같이 원료투입부(100)는 가연성폐기물을 투입하기 위한 호퍼(110)와 가연성폐기물을 압축하기 위한 회전압축관(120)을 포함함으로써 다양한 크기 및 사각형 또는 원형등 다각형의 형상을 가지는 가연성 폐기물을 용이하게 수신할 수 있다.
그리고 원료압축부(200)는 압축공간(210)으로 투입된 가연성폐기물을 압축하면서 원료압축부의 배출구(130)를 개폐할 수 있도록 압축판(220)의 상부측으로 길이를 길게 형성한 개폐판(221)이 형성된다. 따라서 압축판(220)이 수평 이동하게 되면 호퍼(110)의 하부에 형성된 배출구(130)를 개폐하는 방식으로 이루어질 수 있다.
상기 압축판(220)은 압축공간(210)의 단면적과 동일한 크기, 동일한 형상을 가지는 것이 바람직하며, 압축판(220)은 압축공간(210)의 측면에서 시작해서 압축공간(210)의 내측전방으로 피스톤(230)에 의해 슬라이드 이동하는 것이 바람직하다.
따라서 압축판(220)이 전후 슬라이드로 수평 운동함으로써 압축공간(210)으로 투입된 원료가 순각적으로 전방으로 이동하여 압축하게 되면 산소와 공기를 차단하면서 원료압축부(200)로 수신할 수 있다.
이하로 도 9를 참조하여 본 발명의 원료압축부(200)의 구성 및 특징에 대해 설명한다.
본 발명의 연속가동식 열분해 유화장치(1000)는 원료투입부(100)와 열분해로(300)의 사이에 원료압축부(200)를 더 포함할 수 있다. 원료압축부(200)는 열분해하우징(320)의 원료투입구(330)의 일단과 연결되어 열분해하우징(320)의 내부로 원료를 투입하는 투입스크류관(251)과, 투입스크류관(251)의 내부에 내삽되고, 타단이 열분해 하우징(320)의 내부에 위치하는 투입이송스크류(250)를 포함하여, 가연성폐기물을 열분해로(300)로 전달할 수 있다.
더 나아가 원료압축부(200)는 투입관(240)과 투입스크류관(251)에 유체를 분사함으로써 가연성폐기물 입자 사이에 공기 입자가 침투하는 것을 최소화하는 산소차단분사구(252)를 더 포함할 수 있다.
압축된 가연성폐기물이 원료압축부(200)를 통해 전달되는 과정에서 가연성폐기물간의 사이에 공간이 생길 수 있고, 이러한 공간에 공기, 특히 산소와 같은 가연성 기체가 침투할 수 있다. 열분해로(300)의 내부는 매우 고온 상태를 유지하고 있으므로, 원료에 가연성 기체가 침투해 있는 경우 연소반응이 일어날 수 있다, 산소차단분사구(252)는 이러한 연소 반응을 최소화하고, 열분해로(300)에 투입되는 가연성폐기물의 밀도와 수밀성 및 윤활성을 높임으로써 열분해로(300)의 열 분해 효율을 극대화 할 수 있다.
이때, 산소차단분사구(252)에서 분사하는 유체는 외부의 물탱크(540)로부터 수신한 물일 수 있고, 후술할 증류부(500)에서 증류된 중질 오일일 수 있으며, 후술할 응축부(400)에서 응축되어 유수분리부(510)에서 걸러진 퇴수일 수 있다.
상기 원료압축부(200)로 피스톤(230)에 의해 가연성폐기물이 압축되는 작용을 도 9에 의거하여 상세하게 설명하고자 한다.
상기와 같이 원료투입부(100)의 호퍼(110)로 투입된 가연성폐기물은 1차적으로 회전압축판(120)에 의해 압축되어 배출구(130)를 통해 원료압축부(200)의 압축공간(210)으로 유입된다.
상기 압축공간(210)에 유입된 1차 압축물의 가연성폐기물은 피스톤(230)의 수평이동 작용에 의해 압축판(220)이 전방으로 이송되면서 2차 압축이 된다. 이때 가연성폐기물을 전방으로 이송하면서 2차 압축할 때, 압축판(220)의 상부측에 연결된 개폐판(221)이 원료투입부(100)의 배출구(130)를 폐쇄함과 동시에 1차 압축된 가연성폐기물이 원료투입부(200)의 압축공간(210)으로 유입되는 것을 방지하게 된다.
상기와 같이 일정량의 1차 압축된 가연성폐기물이 압축공간(210)으로 유입되면, 피스톤(230)의 작용에 의해 압축된 가연성폐기물을 점진적으로 2차 압축하여 압축공간(210)의 전방에 형성되는 투입관(240)에 책형태로 압축되면서 적층하게 된다.
이때 2차 압축되어 전방의 투입관(240)으로 이송되는 가연성폐기물에 산소와 공기의 차단을 방지하기 위하여 압축공간(210)과 투입관(240)의 사이에 산소차단밸브(260)를 간격을 두고 2개 이상 형성하여, 2차 압축된 가연성폐기물이 투입관(240)으로 이동하게 되면 산소차단밸브(260)가 1차 및 2차 순차적으로 개방되어 투입관(240)으로 이송되고, 투입관(240)으로 이송이 완료되어 피스톤(230)의 작용에 의해 압축판(220)이 후진하게 되면 산소차단밸브(260)는 상기 개방과 반대로 폐쇄된다. 따라서 압축물 공급후 산소차단밸브(260)는 폐쇄되므로 공기의 유입을 차단하게 되는 것이다.
즉, 압축공간(210)에 1차 압축되어 유입된 가연성폐기물을 압축판(220)이 전방으로 이송하면 책형상으로 2차 압축하여 순차적으로 적층된다. 상기와 같은 작용을 반복하게 되면 도시한 바와 같이, 1, 2, 3, 4, 5단계의 가연성폐기물이 2차 압축되어 순차적으로 적층하게 되면서 투입관(240)으로 이송하게 된다. 이때 압축공간(210)에도 가연성폐기물이 1, 2, 3단계의 책형태로 적층하게 된다. 따라서 상기 압축판(220)의 압축작용이 반복되면 압축공간(210)에 책형태로 적층된 가연성폐기물이 압축판 역할을 하면서 전방으로 이송되어 투입관(240)에 책형태로 압축된 1단계의 압축된 가연성폐기물부터 5단계의 압축된 가연성폐기물이 순차적으로 투입스크류관(251)에 장착된 투입이송스크류(250)로 이송되어 열분해로(300)의 내부로 유입이 되는 것이다.
그리고 상기 투입관(240)과 투입스크류관(251)으로 가연성폐기물이 압축 및 이동시 투입관(240)과 투입스크류관(251)의 외부에 장착된 산소차단분사구(252)에서 액성류를 분사하여 산소 및 공기를 차단하여 압축된 가연성폐기물의 이동을 원활하게 함은 물론 열분해로(300)에 산소 및 공기의 차단을 방지하므로 열분해의 효율을 높일 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 도 10은 원료압축부(200)가 전술한 실시예의 사각형상이 아닌 원형 또는 다각형의 형상으로 구성한 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 투입스크류관(251)과 원료 투입구(330)의 사이에 스러스트 베어링(270)이 끼워지고, 열분해 하우징(320)은 투입스크류관(251)과 독립적으로 회전하는 것이 바람직하다. 보다 자세히, 투입스크류관(251)은 위상이 고정되는 것이 바람직하고, 이에 독립적으로 열분해하우징(320)은 회전되는 것이 바람직하다. 투입스크류관(251)의 내부에 내삽되는 투입이송스크류(250) 역시 열분해 하우징(320)과 독립적으로 회전하는 것이 바람직하다.
추가로 투입스크류관(251)과 원료투입구(330)의 사이의 관에 단열재(280)가 끼워지는 것이 바람직하다. 이에 따라 열분해 하우징(320)에 가해진 열이 투입이송스크류관(251), 나아가 가스차분리장치(600)까지 전달되는 것을 방지할 수 있고, 장비의 수명을 증가시킬 수 있다.
상기 단열재(280)는 열분해로(300)에서 발생되는 열이 원료압축부(200)로 전달되는 것을 차단하기 위한 것이다.
이하로 도 12 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 증류부(500)의 구성 및 특징에 대해 설명한다.
본 발명의 연속가동식 열분해 유화장치(1000)는 증류부(500)와 가스탱크(800)를 더 포함할 수 있다. 증류부(500)는 도 12에 도시된 바와 같이 기름과 물을 분리하는 유수분리부(510)를 포함할 수 있고, 도 13에 도시한 바와 같이, 유수 분리부(510)로부터 분리된 오일 가스를 수신하는 증류탑(520)과, 증류탑(520)으로부터 오일 가스를 전달받아 증류하는 감압증류부(530), 감압증류부(530)에 냉각수를 공급하는 물탱크(540)를 포함할 수 있다.
도 12에 도시된 유수분리부(510)는 후술할 응축부(400)로부터 가스를 수신하여 가스증류관(440)을 통해 배출된 가스에서 수분을 분리할 수 있다. 가스증류관(440)은 가스 배출관(441), 퇴수관(442), 냉각수 파이프(430)의 3중관으로 이루어질 수 있다.
가스 배출관(441)은 응축부(400)에서 응축된 가스를 제 1분리부(511)로 배출하여 분리하고, 퇴수관(442)은 냉각수파이프(430)를 통해 응축부(400)로 유입되어 배출되는 퇴수를 제 2분리부(512)로 배출하여 분리하고, 냉각수파이프(530)는 물탱크(540)의 냉각수를 응축부(400)의 내부에 설치된 냉각수파이프(530)로 공급한다.
제 1, 제 2분리부(511)(512)에서 분리된 물은 물탱크(540a)로 배출된다. 그리고 증류탑(520)에 잔존하는 물이 제 3분리부(513)로 배출되어 분리된다.
유수분리부(510)는 증류탑(520)과 연결되어 증류탑(520)에 오일 가스를 전달할 수 있다. 상술한 원료압축부(200)의 산소차단밸브(260)에서 원료 사이의 공기가 침투하는 것을 방지하기 위해 수분을 포함한 유체를 도포한 바 있고, 기본적으로 가연성 쓰레기의 내부에 수분이 존재하고, 추후 오일 가스를 증류하여 오일을 얻을 때 수분이 섞여 있는 경우 오일 자체의 질이 하락할 수 있기 때문에 유수분리부(510)를 포함함으로써 수분을 분리하는 것이 바람직하다.
유수분리부(510)는 오일과 물이 비중차를 이용하여 오일 가스 내부의 수증기를 분리해 낼 수 있고, 가스에 소정 온도의 냉각수를 접촉시킴으로써 응고점이 더 높은 수증기가 물로 응축되도록 할 수 있다.
분리된 퇴수는 상술한 산소차단분사구(252)로 전달되어 원료 사이에 가연성 기체가 침투되는 것을 방지할 수 있고, 또는 물탱크(540a)로 연결되거나 하여 냉각수로 사용될 수 있다.
도 13에 도시된 감압증류부(530)는 다수의 감압증류탱크(531)를 포함할 수 있고, 각각의 감압증류탱크(531)는 직렬 연결될 수 있다. 감압증류탱크(531)의 내부에는 물탱크(540)로부터 전달받은 냉각수가 흐르고 있는 파이프가 내삽되는 것이 바람직하다. 오일 가스는 다수의 감압증류탱크(531)를 통과하면서 액체 상태의 오일로 응고될 수 있다. 감압증류부(530)는 다수의 감압증류탱크(531)를 포함함으로써, 오일을 응고점에 따라 분류하여 응고시킬 수 있다. 감압증류탱크(531)는 오일 탱크와 각각 연결될 수 있고, 이 때 오일탱크에 수집되는 액체 상태의 오일은 서로 분류되어 각각의 용도로 사용될 수 있다.
마지막 감압증류탱크(531)를 통과한 이후에도 응고되지 않은 여분의 가스는 가스탱크(800)로 집진되어 가스 터빈을 통과하여 전기를 생산할 수 있다.
이하로 도 15를 참조하여 본 발명의 응축부(400)의 구성 및 특징에 대하여 설명한다.
본 발명의 연속가동식 열분해 유화장치(1000)는 응축부(400)를 더 포함할 수 있다. 응축부(400)는 가스차분리장치(600)와 증류부(500) 사이에 위치하여 가스를 응축시킬 수 있다. 보다 자세히 가스차분리장치(600)의 가스배출구(612)에 연결되어 가스차분리장치(600)에서 분리된 가스는 응축부(400)를 거친 후 증류부(500)에 이송되도록 할 수 있다.
응축부(400)는 내부에 공간이 형성되는 응축하우징(410)과, 응축하우징(410)의 내부 공간에 배치되고, 냉각수파이프(430)를 통해 유입된 냉각수가 유동하는 응축파이프(420)를 포함할 수 있다.
응축파이프(420)의 내부에 유동되는 냉각수는 상술한 물탱크(540)로부터 냉각수 파이프(430)를 통해 전달받은 냉각수일 수 있다.
이때, 응축파이프(420)는 하나의 파이프로 이루어질 수 있고, 응축파이프(420)는 냉각수 파이프(430)를 중심으로 하나의 평면 내에서 나선을 그리며 밀집되어 원판 형상을 이룰 수 있다. 응축파이프(420)가 밀집된 다수의 원판은 가스의 진행 방향으로 다단으로 배치되는 것이 바람직하다. 단, 응축파이프(420)와 응축 파이프(420)의 사이의 거리는 소정의 거리를 유지하는 것이 바람직하다. 이는 응축 파이프(420)의 사이에서 열 교환이 이루어지는 것을 방지하기 위함이다. 냉각수파이프(430)는 상술한 구조를 가지는 응축파이프(420)의 중심에 관통되어 연결되게 설치됨으로써 가스가 유동하며 응축 될 수 있다.
응축파이프(420)에서 유동하는 냉각수는 가스와의 열 교환시, 가스의 온도가 오일의 응고점 이하이고, 수증기의 응고점 이상을 유지하도록 하는 온도일 수 있다. 이에 따라 가스가 응축부(400)를 통과함으로써, 유수 분리가 이루어질 수 있다. 이에 따라 가스가 유수분리부(510)로 이송되었을 시, 응고된 수분은 유수 분리부(510)의 하단에 고여 물탱크(540)로 이송될 수 있고, 응고되지 않은 오일 가스는 증류탑(520)으로 이송되어 감압 증류 후 액체 상태의 오일로 사용자에게 수집 될 수 있다.
응축부(400)는 본 발명의 가스차분리장치(600)와 증류부(500)의 사이에 응축부(400)가 포함됨으로써 유수분리부(510)의 분리가 원활해질 수 있고, 습득되는 오일의 질을 높일 수 있다.
그리고 본 발명은 상기 증류부(500)에서 증류되어 배출되는 가스는 염소를 제거하는 염소제거장치(550)와, 황원자나 황화합물을 제거하는 탈황장치(560)와, 탁도를 개선하는 탁도개선장치(570)와, 미세분진을 분리하는 미세검분장치(580)와 연결하여 분리된 가스를 가스탱크(800)에 저장하도록 구성한다.
이하로 도 16을 참조하여 본 발명의 흡수식 냉동기(950)의 구성 및 특징에 대하여 설명한다.
열분해로(300)에서 발생되는 고온이 외부로 방출되는 폐열을 재활용할 수 있게 열분해로(300)의 상부에 흡수식 냉동기(950)를 형성하여 폐열을 이용해 냉각수를 생성하고, 생성된 냉각수는 물탱크(540)로 이송하여 재활용할 수 있도록 구성되어 있다.
그뿐만 아니라 흡수식 냉동기(950)에서 생성되는 냉각수를 응축부(400), 증류탑(520) 및 가스증류관(440)으로 공급하여 재활용함으로써, 열분해과정에서 생성되는 폐수를 제거하고 보충수로 사용할 수 있는 것이다.
그리고 본 발명에 따른 연속 가동식 열분해 유화장치는 도 1에 나타내는 바와 같이, 가연성폐기물을 투입하여 압축하기 전 단계의 시설로 가연성폐기물의 토사, 토석, 철재 등 이물질을 선별하는 가연성폐기물선별기(2100)에서 가연성폐기물을 선별하고, 상기 선별된 가연성폐기물에 혼합된 금속을 자력선별기(2200)로 선별하고, 선별된 가연성폐기물을 일정크기 이하로 절단하여 공급하는 파쇄기(2300)를 포함하는 전처리장치(2000)와 연결하여 구성한 것이다.
이상과 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 된다. 따라서 상기에서 설명한 것 외에도 곡물이나 광물, 토석 등의 정량투입과 같이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 실시 예에 대한 설명만으로도 쉽게 상기 실시 예와 동일 범주 내의 다른 형태의 본 발명을 실시할 수 있거나, 본 발명과 균등한 영역의 발명을 실시할 수 있을 것이다.
1000. 연속가동식 열분해 유화장치
100. 원료투입부 110. 호퍼
120. 회전압축판 130. 배출구
200. 원료압축부 210. 압축공간
220. 압축판 230. 피스톤
240. 투입관 250. 투입이송스크류
251. 투입스크류관 260. 산소차단밸브
270.스러스트베어링 280. 단열재
300. 열분해로 310. 원료배출구
320. 열분해하우징 330. 원료투입구
340. 돌출가이드부 341. 나선돌출활선
342. 직선돌출 343. 이송스크류배출관
344. 배출스크류 350. 점검구
360. 가열부 370, 371. 롤로
400. 응축부 410. 응축하우징
420. 응축파이프 430. 냉각수파이프
440. 가스증류관 441. 배출관
442. 퇴수관 500. 증류부
510. 유수분리부 520. 증류탑
530. 감압증류부 531. 감압증류물탱크
540. 물탱크 550. 염소제거장치
560. 탈황장치 570. 탁도개선장치
580. 미세검분장치
600. 가스차분리장치 610. 본체
611. 집진호퍼 611a. 수평이송스크류
612. 가스배출구 620. 타공디스크집진판
621. 가스배출공 622. 탄화미분배출공
623. 고정판 624. 앵글
625. 체결구
630. 다단디스크집진기 640. 모터
650. 회전축 660. 회전클리너
670. 연결베어링 680. 점검부
690. 배출이송스크류
700. 고온필터집진기 710. 고온필터
711. 세라믹폼 712. 섬유성필터
713. 입자성필터 714. 본체
800. 가스탱크
900. 공급저장사일로 910. 미분이송스크류
920. 혼합믹서기 921. 교반용회전체
930. 성형기 940. 압축수공급노즐
950. 흡수식냉동기 960. 이송컨베이어
2000. 전처리장치 2100. 가연성폐기물선별부
2200. 자력선별기 2300. 파쇄기

Claims (15)

  1. 가연성 폐기물을 투입하는 원료투입부(100);
    상기 원료투입부(100)에서 가연성폐기물을 압축하여 이송하는 원료압축부(200);
    상기 원료압축부(200)에서 압축된 가연성폐기물을 열분해하여 이송하는 열분해로(300);
    상기 열분해로(300)에서 배출된 가스를 응축하는 응축부(400);
    상기 응축부(400)에 응축되어 배출된 가스를 증류하여 가스와 오일을 생성하는 증류부(500)를 포함하여 구성하되,
    상기 열분해로(300)에서 분해된 가스와 혼합된 탄화부산물을 공급받아 분리하는 가스차분리장치(600)를 열분해로(300)와 응축부(400) 사이에 연결하여 구성한 연속 가동식 열분해 유화장치에 있어서,
    상기 원료투입부(100)에 형성된 회전압축판(120)에 의해 원료압축부(200)의 투입공간(210)으로 투입된 가연성폐기물이 피스톤(230)의 작용에 의해 2차 압축되어 전방의 투입관(240)으로 이송될 때 산소와 공기의 차단을 방지하기 위하여 압축공간(210)과 투입관(240)의 사이에 간격을 두고 2개 이상 형성된 산소차단밸브(260)가 1차 및 2차 순차적으로 개방되고, 투입관(240)으로 이송이 완료되어 피스톤(230)의 작용에 의해 압축판(220)이 후진하게 되면 산소차단밸브(260)는 상기 개방과 반대로 폐쇄되어 공기의 유입을 차단하도록 형성하고,
    상기 압축공간(210)에 1차 압축되어 유입된 가연성폐기물을 압축판(220)이 전방으로 이송하면서 책형상으로 적층되는 작용을 반복하게 되면 1, 2, 3, 4, 5단계로 2차 압축되어 순차적으로 적층되어 투입관(240)으로 이송하게 되면, 압축공간(210)에도 가연성폐기물이 1, 2, 3단계의 책형태로 적층하게 되므로, 상기 압축판(220)의 압축작용이 반복되면 가연성폐기물이 압축판 역할을 하면서 전방으로 이송되어 투입관(240)에 책형태로 압축된 1단계의 가연성폐기물부터 5단계의 가연성폐기물이 순차적으로 투입스크류관(251)에 장착된 투입이송스크류(250)로 이송되면서 연속하여 열분해로(300)의 내부로 유입이 되도록 형성하고,
    상기 가스차분리장치(600)는,
    상기 탄화부산물을 수장하여 배출할 수 있도록 하부는 원추형으로 이루어진 집진호퍼(611)와, 상기 집진호퍼(611)의 상부에는 집진하여 분리된 가스를 배출하기 위해 가스배출구(612)가 형성된 본체(610)와, 상기 본체(610)의 내부에는 열분해로에서 열분해된 가스만 집진 및 분리하여 상부로 유도하는 다단디스크집진기(630)를 포함하여 형성하되, 상기 다단디스크집진기(630)는 다단(3~7단)으로 간격을 두고 타공디스크집진판(620)을 다수 장착하되, 탈부착과 유지관리에 편리하도록 반원형(1/2원형)으로 형성하여 회전축(650)에서 분리 및 결합이 용이하도록 본체(610)의 사방에 고정된 고정판(623)의 외주연으로 장착된 앵글(624)에 안착하여 체결구(625)를 이용하여 결합하고, 상기 타공디스크집진판(620)의 중앙에는 모터(640)의 동력을 전달받아 회전하는 회전축(650)을 장착하고, 상기 회전축(650)에는 타공디스크집진판(620)의 상하부면에 접촉되어 회전하면서 타공디스크집진판(620)에 접촉된 탄화부산물의 미분을 탈락시키는 회전클리너(660)를 장착하고, 상기 타공디스크집진판(620)에 천공된 탄화미분배출공(622)은 다단으로 간격을 두고 형성된 타공디스크집진판(620)과 수직상태로 형성되지 않고, 상부측으로 올라가면서 가스의 수직배출을 억지할 수 있도록 스크류형태로 서로 엇갈리게 타공디스크집진판(620)에 배치하여 구성한 것을 특징으로 하는 연속 가동식 열분해 유화장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 타공디스크집진판(620)에 가스만 집진 및 분리하는 가스배출공(621)과, 상기 가스배출공(621)보다 지름이 0.5~3배 크게 천공하여 가스에 혼합된 탄화부산물의 미분을 탈락하기 위한 탄화미분배출공(622)이 타공디스크집진판(620)에 대각선으로 엇갈리도록 부채꼴로 이루어진 것을 특징으로 하는 연속 가동식 열분해 유화장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 타공디스크집진판(620)의 가스배출공(621)과 탄화미분배출공(622)의 지름이 상부측으로 갈수록 1/2~1/3씩 작게 형성하여 탄화부산물의 미분을 최적으로 집진할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 연속 가동식 열분해 유화장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 가스차분리장치(600)는 하나 이상을 연결하는 복수구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 연속 가동식 열분해 유화장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 열분해로(300)는 전방이 원추형의 열분해하우징(320)으로 형성되어 돌출가이드부(340)에 의해 탄화부산물을 가스차분리장치(600)의 내부로 유입하거나, 열분해로(300)의 돌출가이드부(340)에서 낙하된 탄화부산물을 이송스크류배출관(343)의 배출스크류(344)을 통해 가스차분리장치(600)의 내부로 유입하도록 구성한 것을 특징으로 하는 연속 가동식 열분해 유화장치.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 원료투입부(100)는 가연성폐기물선별기(2100)에서 가연성폐기물을 선별하고, 상기 선별된 가연성폐기물에 혼합된 금속을 자력선별기(2200)로 선별하고, 선별된 가연성폐기물을 파쇄기(2300)에서 파쇄하는 전처리장치(2000)와 연결하여 구성한 것을 특징으로 하는 연속 가동식 열분해 유화장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 증류부(500)에서 증류되어 배출되는 가스는 염소를 제거하는 염소제거장치(550)와, 황원자나 황화합물을 제거하는 탈황장치(560)와, 탁도를 개선하는 탁도개선장치(570)와, 미세분진을 분리하는 미세검분장치(580)와 연결하여 분리된 가스를 가스탱크(800)에 저장하도록 구성한 것을 특징으로 하는 연속 가동식 열분해 유화장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 열분해로(300)와 응축부(400) 사이에 연결되는 가스차분리장치는 다단디스크집진기(630)와 필터집진기(700)를 적층되게 결합하여 구성한 것을 특징으로 하는 연속 가동식 열분해 유화장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 투입관(240)과 투입스크류관(251)으로 가연성폐기물이 압축 및 이동시 투입관(240)과 투입스크류관(251)의 외부에 장착된 산소차단분사구(252)에서 액성류를 분사하여 산소 및 공기를 차단하여 압축된 가연성폐기물의 이동을 원활하게 함은 물론 열분해로(300)에 산소 및 공기의 차단을 방지하도록 구성한 것을 특징으로 하는 연속 가동식 열분해 유화장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 가스차분리장치(600)의 하부에 형성된 집진호퍼(611)로 배출되는 탄화부산물은 수평이송스크류(611a)를 통해 전방으로 이송되어 배출이송스크류(690)로 낙하하도록 형성하고,
    상기 배출이송스크류(690)로 이송된 탄화부산물은 공급저장사일로(900)로 이송되도록 형성하고,
    상기 공급저장사일로(900)에 저장된 탄화부산물은 하부의 배출구로 배출되어 탄화부산물의 미분 발생없이 미분이송스크류(910)로 이송되는 과정에서 압축수공급노즐(940)을 통하여 압축수를 공급받아 건조한 탄화 부산물(차; Char)의 미세먼지(미분)와 압축수가 혼합되어 탄화부산물을 성형하기 위한 혼합믹서기(920)로 이송되도록 형성하고,
    상기 혼합믹서기(920)에 저장된 탄화부산물에도 유체를 분사하기 위한 분사노즐(922)이 상부측에 형성되어 혼합믹서기(920)로 이송된 탄화부산물에 유체를 공급하여 성형하기에 필요한 반죽의 질기로 혼합할 수 있도록 교반용회전체(921)를 이용하여 교반하도록 형성하고.
    상기 혼합믹서기(920)에서 교반된 탄화부산물은 하부의 배출구를 통해 배출되어 성형기(930)의 내부로 유입되고, 내부로 유입된 탄화부산물은 피스톤(931)에 의해 펠릿 또는 조개탄 모양의 성형하여 배출하도록 구성한 것을 특징으로 하는 연속 가동식 열분해 유화장치.

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