KR102622121B1 - 폐기물 연속 공급장치 - Google Patents

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KR102622121B1
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유장호
정주호
강호중
이형석
김도형
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주식회사 한화
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Abstract

본 발명은 폐기물이 유입되는 호퍼; 상기 호퍼를 통해 유입된 폐기물이 내부에서 길이방향을 따라서 이동하며 가열 및 압축되는 가열 챔버; 상기 가열 챔버를 내부에 수용된 폐기물을 가열하는 히터; 상기 가열 챔버의 일 측에 배치되어 상기 호퍼로부터 유입된 폐기물을 타 측 방향으로 이동시키며 가압하는 가압수단; 상기 가열 챔버의 타 측에서 용융된 폐기물을 통과시켜 복수의 영역으로 수평 또는 수직 분할시키는 제1 그레이트;를 포함하는, 폐기물 연속 공급장치를 제공한다.

Description

폐기물 연속 공급장치{A feeder for waste}
본 발명은 폐플라스틱과 같은 폐기물을 연속적으로 공급, 가열 및 가압하여 수요처로 공급할 수 있는 폐기물 연속 공급장치에 관한 것이다.
최근 산업의 발달에 따라 플라스틱 등을 원료로 하는 상품의 생산량이 급증하고 있다. 이와 같은 현상에 따라 폐플라스틱 등의 폐기물이 많이 발생되며 이를 효율적으로 처리하는 각종 방안이 제시되고 있다.
이러한 폐기물을 처리하는 방안 중 가장 널리 사용되고 있는 방안으로는 폐기물의 부피를 최소화시켜 매립 또는 소각하거나 해양에 투기하는 방안이 있다. 그러나, 지상에 매립하거나 해양에 투기하는 방안은 침출수로 인한 2차 오염 피해나, 매립지의 한정, 해양오염 및 해양 투기 행위 금지 등과 같은 많은 문제점이 있다.
또한, 이러한 문제를 피해 제기된 방안으로는 폐기물을 열 분해하여 처리하는 방법이 있다. 폐플라스틱과 같은 폐기물을 열 분해하는 경우에는 재활용 시설에서 압축된 형태의 폐플라스틱을 호퍼에 투입하여, 가열 챔버에서 압축된 폐플라스틱을 가열 및 압축하여 용융된 폐플라스틱으로 열분해 후 다음 공정으로 배출되면서 후처리가 이루어진다.
그러나, 이렇게 폐플라스틱을 열 분해하여 처리하는 경우, 압축된 형태의 폐플라스틱이 열 분해과정에서 반응시간이 너무 오래 걸리기 때문에 대용량을 처리하는데 한계가 있고, 폐플라스틱의 투입과 배출 과정에서 많은 인력을 필요로 하는 문제가 제기되고 있다.
한국공개특허공보 제10-2022-0122378호(2022.09.02 공개)
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 폐플라스틱을 열 분해로로 공급하기 전에 충분히 용융된 상태로 공급할 수 있고, 이에 따른 반응시간을 저감시킬 수 있으며 대용량으로 처리할 수 있는 폐기물 연속 공급장치를 제공하는데 목적이 있다.
이와 같은 목적을 수행하기 위한 본 발명은 폐기물이 유입되는 호퍼; 상기 호퍼를 통해 유입된 폐기물이 내부에서 길이방향을 따라서 이동하며 가열 및 압축되는 가열 챔버; 상기 가열 챔버를 내부에 수용된 폐기물을 가열하는 히터; 상기 가열 챔버의 일 측에 배치되어 상기 호퍼로부터 유입된 폐기물을 타 측 방향으로 이동시키며 가압하는 가압수단; 상기 가열 챔버의 타 측에서 용융된 폐기물을 통과시켜 복수의 영역으로 수평 또는 수직 분할시키는 제1 그레이트;를 포함하는, 폐기물 연속 공급장치를 제공한다.
상기 제1 그레이트는 상기 가열 챔버의 타 측 선단 테두리를 따라서 결합되는 제1 하우징과, 상기 제1 하우징 내부에서 제1 방향을 따라 나란하게 배치되는 복수의 제1 프레임과, 상기 제1 하우징 내부에서 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 나란하게 배치되는 복수의 제2 프레임을 포함할 수 있다.
상기 제1 프레임과 제2 프레임은 서로 직교하도록 배치될 수 있다.
상기 제1 프레임과 제2 프레임 중 적어도 하나 이상의 프레임은 상기 용융된 폐기물이 이동하는 방향을 따라서 단면적이 커지도록 형성될 수 있다.
상기 폐기물 연속 공급장치는 상기 용융된 폐기물이 이동하는 방향을 따라서 상기 제1 그레이트의 후방에 배치되는 제2 그레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 가열 챔버는 일 측 단부를 시작점으로 하고 타 측 단부를 끝점으로 할 때 서로 다른 온도를 가지는 제1 및 제2 영역을 포함하는 폐기물 연속 공급 장치.
상기 제1 영역은 상기 일 측 단부에서 20% 내지 50%의 길이를 가지는 영역이고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역의 끝단에서 상기 타 측 단부까지의 50% 내지 80% 길이를 가지는 영역이고, 상기 제2 영역의 온도는 상기 제1 영역의 온도보다 높을 수 있다.
상기 가열 챔버는 일 측에서 타 측 방향으로 단면적 또는 지름이 단계적으로 감소하도록 마련되는 적어도 하나 이상의 리듀서를 포함할 수 있다.
상기 가열 챔버는 상기 가열 챔버의 일 측 단부에서 상기 리듀서의 일 측 사이의 제1 및 제2 영역; 상기 리듀서의 일 측에서 타 측까지의 제3영역; 및 상기 리듀서의 타 측에서 상기 가열 챔버의 타 측 단부까지의 제4 영역을 포함하고, 상기 제3 영역의 온도는 상기 제1, 2 및 4 영역의 온도보다 높을 수 있다.
상기 가열 챔버는 상기 가열 챔버의 일 측 단부에서 상기 리듀서의 일 측 사이의 제1 및 제2 영역; 상기 리듀서의 일 측에서 타 측까지의 제3영역; 및 상기 리듀서의 타 측에서 상기 가열 챔버의 타 측 단부까지의 제4 영역을 포함하고, 상기 제4 영역의 단면적은 상기 제1 및 제2 영역의 단면적의 70% 내지 90%일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 폐기물 연속 공급장치에 의하면,
첫째, 열분해 장치로 공급될 폐기물을 미리 용융된 상태로 가열 및 가압하여 폐기물의 처리 과정을 연속적으로 수행할 수 있고,
둘째, 히터를 통해 가열된 폐기물이 그레이트를 통과하면서 분할되기 때문에 열분해 및 교반 효과를 증대시킬 수 있으며,
셋째, 그레이트의 격자 간격, 격자간 배치각도를 조절함으로써 용융된 폐기물의 밀도, 온도, 이송 속도 등을 균일하게 할 수 있기 때문에 열분해 장치에서 열분해 성능을 향상시킬 수 있고,
넷째, 가열 챔버에 리듀서를 구비하여 가열 챔버의 길이 방향에 따른 구간 별 온도 또는 압력을 다르게 설정할 수 있기 때문에, 가열 챔버의 초기 일 측 구간에서 온도 또는 압력은 낮게 그리고 이송 속도는 느리게 할 수 있고, 타 측 구간에서 온도 또는 압력은 상대적으로 높게 그리고 이송 속도는 상대적으로 빠르게 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폐기물의 열분해 시스템을 도시하는 참고도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐기물 연속 공급장치를 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 폐기물 연속 공급장치의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 4 내지 도 7은 도 3에 나타낸 폐기물 연속 공급장치의 그레이트를 실시예 별로 도시하는 참고도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐기물 연속 공급장치를 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 9는 도 8에 나타낸 폐기물 연속 공급장치의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소 들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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 출원에서 사용한 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, 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폐기물의 열분해 시스템을 도시하는 참고도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 열분해 시스템은 다양한 장치들을 포함한다. 도 1은 본 발명의 폐기물 열분해 시스템을 예시적으로 도시한 것으로써 새로운 장치가 추가되거나 도시된 장치들이 생략될 수 있다.
폐기물 열분해 시스템(1)은 폐기물 연속 공급장치(1000), 열분해 유닛(10), 유화장치(20), 연소로(30) 및 폐열 회수 유닛(70)을 포함할 수 있다.
먼저, 폐기물 연속 공급장치(1000)는 열분해 유닛(10)으로 공급될 폐플라스틱과 같은 폐기물을 전처리함으로써 폐플라스틱을 액체와 고체 사이의 용융된 상태(예컨대, 겔(gel) 상태)로 가공할 수 있다. 이렇게 폐기물 연속 공급장치(1000)에서 가공된 폐플라스틱은 가열, 압축, 이동 및 분할되면서 중심 영역에서 외곽 영역까지 그 밀도, 온도, 이동 속도 등이 비교적 균일해질 수 있고, 이를 통하여 열 분해가 더 용이해질 수 있는 상태로 열분해 유닛(10)에 공급될 수 있다.
그리고, 열분해 유닛(10)에는 폐플라스틱이 투입되어 가연성 가스가 발생될 수 있다. 열분해 유닛(10)은 발생된 가연성 가스를 완전 연소시키니 위한 장치들을 포함할 수 있다.
유화장치(20)에는 열분해 유닛(10)에서 발생되는 가연성 가스가 투입될 수 있다. 유화장치(20)는 투입된 가연성 가스 중 응축성 가스로부터 열분해유를 생성하는 장치들을 포함할 수 있다.
연소로(30)는 유화장치(20)에서 배출되는 비응축 가스를 가열하여 열분해 유닛(10)에 열풍을 제공하는 장치들을 포함할 수 있다.
폐열 회수 유닛(70)은 열분해 유닛(10)에서 발생된 가연성 가스 또는 유화장치(20)에서 발생된 비응축 가스가 완전 연소되면서 발생되는 폐열을 회수하기 위한 장치들을 포함할 수 있다.
이때, 각 유닛은 설명의 편의상 대략적으로 구분 및 명칭된 것으로 예시적인 것에 불과하다. 또한, 본 발명의 열분해 시스템(1)으로부터 열분해 되는 폐기물은 폐플라스틱, 고형연료(SRF), 해양 폐기물, 폐타이어 등을 포함할 수 있다. 일 예로, 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해 시스템(1)은 폐플라스틱의 재활용 시스템으로 이해될 수도 있다. 폐기물(W)은 이동수단 등에 의해 야적장에 반입될 수 있다. 폐기물(W)은 열분해 시스템(1)에 투입되기 적합한 크기 및 형태로 구성될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만 예컨대, 열분해 시스템(1)에 투입되는 폐기물(W)은 설정된 크기로 파쇄 또는 분쇄된 조각이나 입자 단위로 그 크기를 조절하는 구성이 더 구비될 수 있다.
폐기물(W)의 크기 조절이 완료되면, 폐기물은 투입 수단(2)을 통해 폐기물 연속 공급장치(1000)에 투입될 수 있다. 예를 들어, 폐기물 투입 수단(2)은 자동 투입장치, 카고 크레인, 지브 크레인, 천정 크레인 등으로 이루어질 수 있고, 폐기물을 폐기물 연속 공급장치(1000)의 호퍼에 투입할 수 있다.
열분해 유닛(10)은 폐기물(W)의 열분해가 수행되는 적어도 하나의 열분해 장치(100, 100a) 및 버너로(18)를 포함할 수 있다. 열분해 장치(100, 100a)가 복수개로 구비되는 경우 각 열분해 장치(100, 100a)는 병렬로 연결되어 서로 독립적으로 작동 가능하게 마련되어 선택적으로 교차 운전될 수 있다. 도 1에서는 제1 열분해 장치(100) 및 제2 열분해 장치(100a)에 해당하는 2개의 열분해 장치를 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로 설계에 따라 열분해 장치는 3개 또는 다양한 개수 및 형태로 구현될 수 있다.
열분해 장치(100, 100a)에서 폐기물(W)이 열분해되는 과정 중에 가연성 가스가 발생된다. 가연성 가스는 가연성 가스 이송 라인(3)을 통해 이동하고, 열분해 후 남은 잔여물은 잔여물 배출 수단(4)을 통해 배출된다. 잔여물 배출 수단(4)은 폐기물 이송장치(17)와 연결된다. 예를 들어, 폐기물 이송장치(17)는 에이프런 컨베이어(apron conveyor) 등을 포함한다.
가연성 가스 이송 라인(3)은 일 예로 가스 덕트로 구비될 수 있으며, 가연성 가스의 이송 경로를 개폐할 수 있는 가스 댐퍼(15, 16)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가연성 가스 이송라인(3)은 제1 열분해장치(100)에서 발생되는 가연성 가스의 유동을 선택적으로 차단하는 제1 가스 댐퍼(15) 및 제2 열분해 장치(100a)에서 발생되는 가스의 유동을 선택적으로 차단하는 제2 가스 댐퍼(16)를 포함할 수 있다. 이러한, 제1 가스 댐퍼(15) 및 제2 가스 댐퍼(16)의 개폐가 제어됨에 따라 제1 열분해 장치(100) 또는 제2 열분해 장치(100a)에서 발생되는 가연성 가스는 가연성 가스 이송 라인(3)으로 유동된다.
가연성 가스 이송 라인(3)은 유화용 가스 공급 라인(5)으로 유동하여 유화장치(20)에 연결될 수 있다. 유화용 가스 공급 라인(5)은 유화장치(20)로 연결되어, 유화장치(20)에 가연성 가스를 공급한다.
유화용 가스 공급 라인(5)에는 가연성 가스의 유동을 선택적으로 차단하는 제1 가스 덕트(21)가 구비된다. 제1 가스 덕트(21)를 개폐 제어하여, 가연성 가스 이송 라인(3)으로 유동되는 가연성 가스는 유화용 가스 공급 라인(5)으로 선택적으로 유동될 수 있다.
유화용 가스 공급 라인(5)을 통해 유화장치(20)에 투입된 가연성 가스는 유화장치(20)에서 냉각되면서 적어도 일부가 열분해유로서 응축될 수 있다. 다르게 말하면, 유화장치(20)에서 가연성 가스는 열분해유와 열분해유로 응축되지 못한 비 응축 가스로 분리된다. 열분해유는 열분해유 이송 라인(7)을 통해 이송될 수 있고, 비 응축 가스는 비 응축 가스 이송 라인(8)을 통해 연소로(30)로 유동된다.
열분해유 이송 라인(7)은 오일 저장 탱크(40)에 연결된다. 열분해유 이송 라인(7)을 통해 이송되는 열분해유는 다양한 과정을 통해 정제되어 사용될 수 있다. 이하에서 설명하는 장치 및 과정은 예시적인 것으로 유화장치(20)에서 생성되는 열분해유는 다양하게 사용될 수 있다.
열분해유 이송 라인(7)으로 이송되는 열분해유는 오일 저장 탱크(40)에 저장될 수 있다. 오일 저장 탱크(40)에 저장된 열분해유는 정제 가열로(41)로 이송되어 가열된다. 정제 가열로(41)에는 유류, 가스 등 소정의 연료가 투입되거나 전기 등이 인가되어 가열을 위해 사용될 수 있다. 정제탑(43)에서 배출되는 가스 중 일부는 팬(48)을 통해 다시 정제 가열로(41)로 투입될 수 있다. 정제 가열로(41)에서 정제된 열분해유는 정제탑(43)으로 이송되고, 가열 과정에서 발생되는 가스는 배출 가스 정제 장치(42)로 이송된다. 배출가스 정제 장치(42)에서 정제된 가스는 외부로 토출될 수 있다.
정제탑(43)으로 이송된 열분해유는 다시 정제 가열로(41)로 피드백 되어 재가열될 수 있다. 정제탑(43)에서 분별 증류되어 배출되는 가스상의 정제유는 응축기(44, 45)를 통과하여 정제유 저장탱크(46, 47)로 이송될 수 있다. 이때, 응축기(44, 45)는 복수 개로 구비되어 서로 다른 종류의 정제유를 응축시키도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1 응축기(44)는 경질유를 생성하도록 운전되고 제2 응축기(45)는 중질유를 생성하도록 운전될 수 있다. 그에 따라, 제1 응축기(44)와 연결된 제1 정제유 저장탱크(46)는 경질유를 저장하고, 제2 응축기(45)와 연결된 제2 정제유 저장탱크(47)는 중질유를 저장할 수 있다. 정제유 저장탱크(46, 47)에 저장된 정제유는 필요에 따라 외부의 사용처로 반출될 수 있다.
이때, 각 유로에는 유동을 제어하는 각종 팬(48) 또는 펌프(49)가 설치될 수 있다. 도면에 도시된 팬(48) 및 펌프(49)의 위치 및 개수는 예시적인 것으로 설계에 따라 다르게 설치될 수 있다.
비응축 가스 이송 라인(8)에는 유화장치(20)에서 열분해유로 응축되지 못한 비응축 가스가 연소로(30)로 이송된다. 비응축 가스 이송 라인(8)에는 이송로 개폐제어를 위한 제2 가스 덕트(22)가 구비될 수 있으며, 비응축 가스의 이송을 위한 팬(29)이 구비될 수 있다. 제2 가스 덕트(22) 및 팬(29)은 가스의 유동을 보조하기 위한 것으로 경우에 따라 생략되는 것도 가능하며, 그 위치 및 개수는 제한되지 않는다.
폐열 회수 유닛(70)은 버너로(18)와 연결된 연소로(30) 및 버너로(18)의 연소 과정에서 발생하는 폐열을 공정수로 회수하여 스팀을 생산하는 메인 보일러(35)를 포함한다. 메인 보일러(35)에서 발생된 스팀은 스팀분배기(36)로 이송되어 사용될 수 있다. 메인 보일러(35)에서 폐열 회수 후 배출되는 연소 가스는 연소 가스 이송 라인(9)을 통해 배출된다.
연소 가스 이송 라인(9)을 통해 이송되는 연소 가스는 오염물질 제거를 위한 방지 시설들을 거친 후 배출될 수 있다. 예를 들어, 연소 가스 이송 라인(9)은 반건식 반응탑(50)과 연결될 수 있다. 연소 가스는 반건식 반응탑(50)으로 유입되어 소석회 슬러리와 반응한 후, 탱크(51)에 저장된 분말소석회 및 활성탄이 투입되는 백필터(52)로 투입되어 톤백을 형성한다. 반건식 반응탑(50) 및/또는 백필터(52)에 서 형성된 톤백은 이동되어 별도로 처리될 수 있다. 이렇게 처리된 연소 가스는 스택(55)을 통해 배기 가스로서 배출될 수 있다. 이를 위해, 스택(55)의 전단에는 팬(53) 및 덕트(56) 등의 부재가 적절히 제공될 수 있다. 본 실시예에서는 방지 시 설로서 반건식 반응탑, 백필터 및 스택이 예시적으로 제시되었으나, 본 발명의 사 상이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 방지 시설로서 스크러버(scrubber), 선택적 촉매 환원 장치(SCR), 선택적 무촉매 환원 장치(SNCR), 사이클론(cyclone) 등이 추가적으로 구비될 수도 있다.
연소로(30)는 비응축 가스 이송 라인(8)을 통해 유화장치(20)에서 열분해유로 응축되지 못한 비응축 가스가 연소되며 연소열에 의해 열풍이 생성되고, 연소 반응이 지속될수록 열풍의 온도는 점차 높아질 수 있다. 이러한 열풍은 열풍 공급 라인(6)을 통해 열분해장치(100, 100a)로 이동할 수 있다.
이처럼 연소로(30)의 연소열을 이용하여 열분해장치(100, 100a)에 열풍을 공급하여 폐기물(W)의 열분해에 필요한 열을 제공할 수 있고, 연소로(30)에서 생성되는 연소열을 열분해장치(100, 100a)에서 재활용함에 따라 열분해장치(100, 100a)에 폐기물(W)의 열분해를 위해 별도로 공급했던 열원을 절약할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐기물 연속 공급장치를 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐기물 연속 공급장치(1000)는 호퍼(1100)와, 가열 챔버(1200)와, 히터(1300)와, 가압수단(1400), 제1 그레이트(1500) 및 댐퍼(1110)를 포함한다.
호퍼(1100)에는 상술한 투입 수단(2)으로부터 폐기물이 투입된다. 호퍼(1100) 내부에는 소정의 공간이 형성되어 가열 챔버(1200)로 폐기물이 완전히 이동할 때까지 폐기물을 일시적으로 수용할 수 있다.
호퍼(1100)의 하부에는 댐퍼(1110)가 마련된다. 댐퍼(1110)는 수평방향으로 슬라이딩 이동 가능하도록 배치되어 호퍼(1100)에 공급된 폐기물을 가열 챔버(1200) 방향으로 선택적으로 공급할 수 있다. 즉, 댐퍼(1110)는 가열 챔버(1200)의 일 측(1201) 상부를 개폐하는 도어 기능을 제공하여, 폐기물의 공급량을 제어할 수 있고, 또한 가열 챔버(1200) 내부로 공기가 유입되는 것을 최소화함으로써 가열 챔버(1200) 내부 압력과 온도를 유지할 수 있도록 가열 챔버(1200)의 일 측(1201)에 밀폐형 구조로 적용될 수 있다. 이를 위해서 댐퍼(1110)와 가열 챔버(1200)가 접촉하는 사이 영역에는 추가적으로 실링 구조가 더 구비될 수 있다. 이러한 댐퍼(1110)는 전기, 유압, 공압 중 어느 하나를 이용한 액추에이터(미도시)에 의해서 개폐하도록 구동될 수 있다.
물론, 도면에 도시하지는 않았지만, 댐퍼(1110)는 상술한 미닫이 방식의 도어 구조 외에도 여닫이 방식의 도어 구조 또는 회전에 의해 개폐되는 밸브 구조 등이 적용될 수도 있다. 또한, 댐퍼(1110)는 주기적으로 개폐되면서 가압수단(1400)이 폐기물을 가압하여 이송한 영역에 대응하는 양의 폐기물을 다시 가열 챔버(1200)로 공급할 수 있다. 따라서, 가열 챔버(1200)에는 주기적으로 폐기물이 채워지기 때문에 연속적으로 폐기물을 용융시켜 열분해 장치로 용융된 폐기물을 공급할 수 있다.
그리고, 가열 챔버(1200)는 길이방향으로 길게 형성되고 호퍼(1100)로부터 공급된 폐기물이 수용되면서 가열 및 압축되는 내부공간(1210)을 제공한다.
가열 챔버(1200)는 일 단면이 원형으로 이루어질 수 있다. 물론, 가열 챔버(1200)의 일 단면 형상은 이 밖에도 타원이나 삼각형 이상의 다각형 형상으로 형성될 수도 있다. 본 실시예에서는 가열 챔버(1200)의 일 단면 형상이 원형으로 이루어진 것을 일 예로써 설명한다.
가열 챔버(1200)는 원통 형상으로 이루어지면서 내부공간(1210)에 폐기물이 수용되는데, 가열 챔버(1200)를 감싸도록 히터(1300)가 마련되어 폐기물을 가열할 수 있다.
여기서, 히터(1300)는 가열 챔버(1200)의 외부 또는 내부를 감싸는 코일히터가 적용된 것을 일 예로써 설명하며, 코일히터 외에도 세라믹 히터 등이 적용될 수 있다. 또한, 히터(1300)와 더불어 열풍 공급이 가능한 경우 내부에 열풍을 공급하는 구조도 적용될 수 있다. 본 발명의 폐기물 열분해 시스템(1)에 마련된 열분해 장치(100, 100a, 도 1 참조)에 공급되는 열풍을 공급받을 수도 있다. 예컨대, 가열 챔버(1200)는 이중 구조로 제공되어, 열분해 장치(100, 100a, 도 1 참조)의 열이 제공되어 폐기물을 가열할 수 있다. 이 경우 히터(1300)는 제어 방식에 따라 선택적으로 동작하거나 생략될 수 있다.
가열 챔버(1200)가 일 측(1201) 단부를 시작점으로 하고, 타 측(1202) 단부를 끝점으로 할 때, 가열 챔버(1200)는 제1 영역 및 제2 영역을 포함할 수 있다.
제1 영역은 가열 챔버(1200)의 일 측(1201) 단부에서 약 20% 내지 약 50%의 길이를 가지는 영역이고, 제2 영역은 제1 영역 끝단에서 가열 챔버(1200)의 타 측(1202) 단부까지의 나머지 길이 영역으로 약 50% 내지 약 80%일 수 있다.
가열 챔버(1200)의 제1 및 제2 영역의 온도는 약 200℃ 내지 약 500℃일 수 있다. 이때 제1 및 제2 영역의 온도는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 그레이트(1500)와 인접한 제2 영역의 온도는 제1 영역의 온도보다 높을 수 있다. 자세하게, 제2 영역의 온도는 제1 영역의 온도의 약 1.2배 이상일 수 있다.
이에 따라 용융되지 않은 폐기물이 제1 그레이트(1500)에 걸리는 것을 방지할 수 있고, 폐기물을 용이하게 용융시켜 제1 그레이트(1500)를 통해 배출관(1220)으로 공급할 수 있다. 바람직하게, 가열 챔버(1200)가 슬림한 길이를 가지며 폐기물을 효과적으로 용융시키기 위해 상술한 범위 내에서 제2 영역은 제1 영역보다 길 수 있고, 제2 영역의 온도는 제1 영역 온도의 약 1.2배 내지 약 2.5배 범위를 만족할 수 있다.
그리고, 가압수단(1400)은 가열 챔버(1200)의 일 측 선단에 배치되어 가열 챔버(1200)의 일 측(1201)으로 공급된 폐기물을 가열 챔버(1200)의 타 측(1202) 방향으로 가압하여 이동시킬 수 있다. 이러한 가압수단(1400)은 전기, 유압, 공압 중 어느 하나를 이용한 액추에이터(미도시)로 적용될 수 있다.
물론, 가압수단(1400)이 폐기물을 가압하여 이동시킬 때에는 댐퍼(1110)가 차폐된 상태에서 작동될 수 있다. 가압수단(1400)이 작동되는 과정에서 가열 챔버(1200) 내부의 폐기물은 지속적으로 가열 및 가압되어 겔 상태처럼 용융될 수 있다. 따라서, 가열 챔버(1200) 내부의 일 측(1201)에서 상대적으로 고체 상태에 가까웠던 폐기물은 점차 고온에서 용융되면서 타 측(1202) 방향으로 이동될수록 액체 상태에 가까워질 수 있다.
가열 챔버(1200)의 타 측(1202) 선단에는 배출관(1220)이 연결된다. 배출관(1220)은 가열 챔버(1200)의 길이 방향에 대해서 수직 하방으로 절곡된 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 배출관(1220)에서 용융된 상태로 토출되는 폐기물은 상술한 열분해 장치(100, 100a)로 공급될 수 있다.
그리고, 가열 챔버(1200)와 배출관(1220) 사이에는 제1 그레이트(1500)가 마련된다. 가열 챔버(1200)와 제1 그레이트(1500)와 배출관(1220)은 서로 플랜지 구조를 통해서 연결될 수 있다. 물론, 가열 챔버(1200)와 제1 그레이트(1500)와 배출관(1220)은 서로 탈착 가능한 구조로 이루어져 유지 및 보수 과정에서 서로 분해 및 재조립될 수 있다.
그리고, 제1 그레이트(1500)는 가열 챔버(1200)의 타 측(1202)에서 용융된 폐기물을 통과시키면서 복수의 영역으로 수평 또는 수직 분할시킬 수 있다.
또한 도면에 도시하지는 않았지만, 제1 그레이트(1500)는 별도의 가열수단(미도시) 또는 열풍을 제공하는 장치들의 열을 이용하여 추가적으로 폐기물을 가열할 수도 있다. 예를 들어, 제1 그레이트(1500)는 별도 구비된 가열수단을 통하여 제1 그레이트(1500)를 통과하는 폐기물을 가열하면서 복수의 영역으로 분할시킬 수 있다. 자세하게, 제1 그레이트(1500)는 폐기물을 복수의 영역으로 분할하는 적어도 하나의 프레임을 포함하고, 상기 프레임 내에는 열선이 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1 그레이트(1500)의 온도는 제2 영역의 온도보다 크거나 같을 수 있다. 이에 따라, 용융되지 않은 폐기물이 제1 그레이트(1500)와 접할 경우, 제1 그레이트(1500)의 열에 의해 폐기물은 효과적으로 용융되어 배출될 수 있다. 제1 그레이트(1500)의 상세한 설명은 후기하기로 한다.
도 3은 도 2에 나타낸 폐기물 연속 공급장치의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다. 이하에서 전기한 참조부호와 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 폐기물 연속 공급장치는(1001) 호퍼(1100)와, 가열 챔버(1200)와, 히터(1300)와, 가압수단(1400)과, 댐퍼(1110)와, 제1 그레이트(1500) 및 제2 그레이트(1600)를 포함한다. 즉, 도 3에 개시된 폐기물 연속 공급장치(1000)와 비교하여 제2 그레이트(1600)를 더 포함하고, 도면에 도시하지는 않았지만 제2 그레이트(1600)는 둘 이상의 복수개로 적용될 수도 있다.
제1 그레이트(1500)와 제2 그레이트(1600)는 가열 챔버(1200)와 배출관(1220) 사이에서 서로 설정된 간격 이격되도록 배치될 수 있다. 이는 제1 그레이트(1500)와 제2 그레이트(1600)를 지나면서 폐기물의 압력이 급격히 증가하는 것을 방지하기 위함이다. 물론, 도면에 도시하지는 않았지만, 제1 그레이트(1500)와 제2 그레이트(1600)를 지나는 폐기물의 압력이 설정 범위를 벗어나지 않는 상태에서는 제1 그레이트(1500)와 제2 그레이트(1600)를 나란히 붙여서 배치할 수도 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 제1 그레이트(1500)와 제2 그레이트(1600)는 별도의 가열수단(미도시) 또는 열풍을 제공하는 장치들의 열을 이용하여 추가적으로 폐기물을 가열할 수도 있다. 예컨대, 제1 그레이트(1500)와 제2 그레이트(1600)는 별도 구비된 가열수단을 통하여 제1 그레이트(1500)와 제2 그레이트(1600)를 통과하는 폐기물을 가열하면서 복수의 영역으로 분할시킬 수 있다. 이때 제1 그레이트(1500) 및 제2 그레이트(1600)의 온도는 제2 영역의 온도보다 크거나 같을 수 있다. 또한, 배출관(1220)과 보다 인접한 제2 그레이트(1600)의 온도는 제1 그레이트(1500)의 온도보다 높은 온도로 가열될 수 있다. 이에 따라 용융되지 않은 폐기물이 배출관(1220)을 통해 배출되는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다.
도 4 내지 도 7은 도 3에 나타낸 폐기물 연속 공급장치의 그레이트를 실시예 별로 도시하는 참고도이다.
도 4는 제1 그레이트(1500)의 형상에 따른 예시를 나타낸다. 도 4에서는 제1 그레이트(1500)의 형상에 대해서만 예시적으로 설명하며, 제2 그레이트의 형상에 따른 중복 설명은 생략한다.
도 4(a)는 가열 챔버(1200)가 원통형으로 이루어진 경우 원형의 제1 그레이트(도 3 참조, )1500)가 적용될 때의 구조를 도시하고, 도 4(b)는 가열 챔버(도 3 참조, 1200)가 사각형의 덕트 구조로 이루어진 경우 사각형의 제1 그레이트(1500)가 적용될 때의 구조를 도시한다.
도면에 도시하지는 않았지만, 상술한 바와 같이, 제1 그레이트(1500) 또는 제2 그레이트(1600)의 형상은 가열 챔버(1200)의 단면 형상에 대응하는 형상으로 이루어질 수 있다.
그리고, 제1 그레이트(1500)는 제1 하우징(1510, 1511)과, 제1 프레임(1520, 1521)과, 제2 프레임(1530, 1531)을 포함한다.
제1 하우징(1510, 1511)은 제1 그레이트(1500)의 전체적인 외곽 테두리를 이루며 가열 챔버의 선단 형상에 대응하도록 형성된다. 제1 하우징(1510, 1511)은 가열 챔버의 타 측 선단에 마련된 테두리 또는 플랜지 구조에 결합될 수 있다. 그러면, 제1 하우징(1510, 1511)의 내부에 빈 공간이 가열 챔버(1200)의 내부공간(1210)에 대응하도록 배치될 수 있다.
제1 프레임(1520, 1521)은 제1 방향을 따라서 서로 나란하게 또는 평행하게 복수개가 배치되고, 제2 프레임(1530, 1531)은 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라서 서로 나란하게 또는 평행하게 복수개가 배치된다. 이때, 제1 방향과 제2 방향은 각각 제1 프레임(1520, 1521)과 제2 프레임(1530, 1531)이 서로 교차하는 지점에서 서로 직교하도록 배치될 수 있다.
도 5는 제1 그레이트(1500)와 제2 그레이트(1600)의 배치구조를 예시적으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 제1 그레이트(1500)는 제1 하우징(1510)과, 제1 프레임(1520)과, 제2 프레임(1530)을 포함하고, 제2 그레이트(1600)는 제2 하우징(1610)과, 제3 프레임(1620)과, 제4 프레임(1630)을 포함한다.
이때, 제1 그레이트(1500)는 제1 프레임(1520)과 제2 프레임(1530)이 제1 하우징(1510) 내부에서 서로 제1격자 패턴으로 직교하도록 교차되고, 제2 그레이트(1600) 역시 제3 프레임(1620)과 제4 프레임(1630)이 제2 하우징(1610) 내부에서 서로 제2격자 패턴으로 직교하도록 교차된다. 여기서, 제1 그레이트(1500)의 제1 프레임(1520)들 사이의 간격과 제2 프레임(1530)들 사이의 제1격자 패턴 간격이 각각 제2 그레이트(1600)의 제3 프레임(1620)들 사이의 간격과 제4 프레임(1630)들 사이의 제2격자 패턴 간격에 비하여 크게 형성된다. 즉, 제1 그레이트(1500)의 제1격자 패턴을 폐기물이 통과할 때보다 제2 그레이트(1600)의 제2격자 패턴을 폐기물이 통과할 때 더 큰 압력을 받을 수 있다.
이는 용융된 폐기물이 각 그레이트(1500, 1600)를 통과하면서 압력이 급격히 상승하는 것을 방지함과 동시에, 폐기물의 용융 성능을 증대시키는 효과를 제공할 수 있다.
도 6은 제1 그레이트(1500)와 제2 그레이트(1600)의 다른 배치구조를 예시적으로 설명한다.
도 6을 참조하면, 제1 그레이트(1500)는 제1 하우징(1510)과, 제1 프레임(1520)과, 제2 프레임(1530)을 포함하고, 제2 그레이트(1601)는 제2 하우징(1640)과, 제3 프레임(1650)과, 제4 프레임(1660)을 포함한다.
이때, 제1 그레이트(1500)는 제1 프레임(1520)과 제2 프레임(1530)이 제1 하우징(1510) 내부에서 서로 제1격자 패턴으로 직교하도록 교차되고, 제2 그레이트(1601) 역시 제3 프레임(1650)과 제4 프레임(1660)이 제2 하우징(1640) 내부에서 서로 제2격자 패턴으로 직교하도록 교차된다. 여기서, 제1 그레이트(1500)의 제1 프레임(1520)들 사이의 간격과 제2 프레임(1530)들 사이의 제1격자 패턴 간격이 각각 제2 그레이트(1601)의 제3 프레임(1650)들 사이의 간격과 제4 프레임(1660)들 사이의 제2격자 패턴 간격과 동일하게 배치되되, 제1 프레임(1520) 내지 제4 프레임(1660)의 방향이 서로 다르게 배치될 수 있다. 즉, 제1 프레임(1520)과 제2 프레임(1530)의 교차 영역은 서로 직교하도록 배치되고, 제1 프레임(1520)과 제3 프레임(1650)의 교차 영역은 서로 45° 각도로 배치될 수 있다.
이는 용융된 폐기물이 각 그레이트(1500, 1601)를 통과하면서 서로 다른 각도로 분할되기 때문에 각 그레이트가 열선 역할을 하는 경우 열 전달이 용이해지고, 용융된 폐기물이 보다 많은 수로 분할될 수 있어 용융 성능이 증대되면서 제2 그레이트(1601)를 통과한 다음에 다시 교반되면서 폐기물의 중심 영역에서 외곽 영역까지 그 밀도, 온도, 이동 속도 등이 비교적 균일해지는 효과가 있다.
물론, 도면에 도시하지는 않았지만, 각 프레임들의 교차 영역에서 각도는 이에 한정되지 않고, 각 프레임들이 서로 교차하는 영역을 제외한 나머지 영역에서 서로 중첩되지 않는다면 본 실시예에 포함된다고 볼 수 있다.
도 7은 제1 그레이트(1500)의 종방향 단면을 도시하는 종단면도이다.
도 7을 참조하면, 제1 그레이트(1500)의 종단면 상에서 봤을 때, 용융된 폐기물이 이동하는 진행방향을 따라서 제1 프레임(1520)은 점차 단면적이 커질 수 있다. 즉, 도 7을 기준으로, 용융된 폐기물이 먼저 접촉하는 제1 프레임(1520)의 좌측면 길이(d1)는 제1 프레임(1520)의 우측면 길이(d2)에 비하여 짧게 형성되기 때문에 제1 프레임(1520)의 단면은 대략 사다리꼴 형상으로 형성된다.
이때, 용융된 폐기물은 제1 그레이트(1500)를 기준으로 좌측에서 우측방향으로 이동하게 되는데, 제1 그레이트(1500)를 통과하면서 압력이 적어도 일부 상승되고, 다시 교반이 이루어질 수 있다. 더욱이, 제1 그레이트(1500)가 가열수단으로서의 기능을 겸비한다면, 용융된 폐기물이 배출관(도 3 참조, 1220)으로 배출될 최적의 상태로 액화될 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 제2 그레이트 역시 제1 그레이트(1500)와 같은 단면 형상을 제공할 수 있다. 또는, 제2 그레이트는 제1 그레이트(1500)가 가지는 단면의 변화량(d2/d1)과 서로 다른 단면의 변화량을 갖는 형상으로 구현될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐기물 연속 공급장치를 확대하여 도시하는 단면도이다. 이하에서 전기한 참조부호와 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐기물 연속 공급장치(2000)는 호퍼(1100)와, 가열 챔버(2200)와, 히터(1300)와, 가압수단(1400)과, 제1 그레이트(1500) 및 댐퍼(1110)를 포함한다.
여기서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐기물 연속 공급장치(2000)는 가열 챔버(2200)의 구조에 있어서 차이점이 있다.
가열 챔버(2200)는 일 측(1201)에서 타 측(1202) 방향으로 갈수록 단면적 또는 지름이 감소하는 제1리듀서(reducer, 2230)를 포함할 수 있다.
즉, 가열 챔버(2200)의 일 단면이 원형으로 이루어지는 경우, 가열 챔버(2200)의 일 측(1201)에서 타 측(1202) 방향으로 그 지름이 단계적으로 감소할 수 있고, 그 지름이 감소하는 영역에 제1리듀서(2230)가 배치될 수 있다. 이러한 가열 챔버(2200)의 구조는 일 측(1201)에서 타 측(1202) 방향으로 용융된 폐기물의 이동 가능한 단면적을 감소시켜서 압축 효율을 증대시킬 수 있는 효과를 제공한다.
그리고, 가열 챔버(2200)와 배출관(1220) 사이에는 제1 그레이트(1500)가 배치되는데, 이때 제1 그레이트(1500)를 중심으로 가열 챔버(2200)의 지름이 배출관(1220)의 일 측 지름보다 크게 형성될 수 있다. 이렇게 제1 그레이트(1500)가 배치되면 두 개의 리듀서(2230)가 배치된 효과를 구현할 수 있다.
또한, 가열 챔버(2200)는 복수의 영역을 포함하며 각각의 영역은 설정된 온도로 가열될 수 있다. 예를 들어, 가열 챔버(2200)는 가열 챔버(2200)의 일 측(1201) 단부를 시작점으로 하고, 타 측(1202) 단부를 끝점으로 할 때, 제1 내지 제4 영역을 포함할 수 있다.
제1 영역은 가열 챔버(2200)의 일 측(1201) 단부를 시작점으로 하고 리듀서(2230)의 일 측 단부를 끝점으로 할 때 약 20% 내지 약 50%의 길이를 가지는 영역이고, 제2 영역은 제1 영역의 끝단에서 리듀서(2230)의 일 측까지의 나머지 길이 영역으로 약 50% 내지 약 80%일 수 있다. 또한, 제3 영역은 리듀서(2230)의 일 측에서 타 측까지의 길이 영역이고, 제4 영역은 리듀서(2230)의 타 측에서 가열 챔버(2200)의 타 측(1202) 단부까지의 길이 영역일 수 있다.
가열 챔버(2200)의 제1 및 제2 영역의 온도는 약 200℃ 내지 약 500℃일 수 있다. 이때 제1 및 제2 영역의 온도는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 그레이트(1500)와 인접한 제2 영역의 온도는 제1 영역 온도보다 높을 수 있다. 자세하게, 제2 영역의 온도는 제1 영역 온도의 약 1.2배 이상일 수 있다.
또한, 제3 영역은 설정된 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 영역의 온도는 제1 영역의 온도보다 높을 수 있다. 자세하게, 제3 영역의 온도는 제1 영역 온도의 약 1.2배 이상일 수 있다. 또한, 제3 영역의 온도는 제2 영역 온도보다 크거나 같을 수 있다. 자세하게, 제3 영역의 온도는 제2 영역 온도의 약 1.1배 이상일 수 있다. 이에 따라 리듀서(2230)에 공급된 폐기물은 효과적으로 압축될 수 있고, 리듀서(2230)를 통과하는 과정에 용융되지 않은 폐기물에 의해 부하가 발생하는 것을 방지할 수 있다
또한, 제4 영역은 설정된 온도를 가질 수 있다. 제4 영역의 온도는 약 200℃ 내지 약 500℃일 수 있다. 이때 제4 영역의 온도는 제1 및 제2 영역의 온도와 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어 복수의 영역들 중 제1 그레이트(1500)와 가장 인접한 제4 영역의 온도는 제2 영역의 온도와 대응되며 제1 영역의 온도보다 높을 수 있다. 자세하게, 제4 영역의 온도는 제1 영역의 온도의 약 1.2배 이상일 수 있다.
또한, 제1 내지 제4 영역 각각은 설정된 단면적을 가질 수 있다. 예를 들어 제1 및 제2 영역의 단면적은 서로 대응될 수 있고, 제4 영역의 단면적은 리듀서(2230)에 의해 제1 및 제2 영역의 단면적보다 작을 수 있다. 이때, 제4 영역의 단면적은 제1 및 제2 영역의 단면적의 약 70% 내지 약 90%일 수 있다. 자세하게, 제4 영역의 단면적은 제1 및 제2 영역의 단면적의 약 75% 내지 약 90%를 만족할 수 있다. 제4 영역의 단면적이 제1 및 제2 영역의 단면적의 약 70% 미만인 경우, 폐기물 압축 시 리듀서(2230) 영역에서 부하가 발생할 수 있다. 또한, 제4 영역의 단면적이 제1 및 제2 영역의 단면적의 약 90%를 초과할 경우, 리듀서(2230)에 의해 압축 효율을 증대시키는 효과가 미미할 수 있다. 따라서, 각 영역은 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명의 가열 챔버(2200)는 상술한 길이, 가열온도 및 단면적 중 적어도 하나를 만족함에 따라 용융되지 않은 폐기물이 제1 그레이트(1500) 상에 걸리는 것을 방지할 수 있고, 폐기물을 용이하게 용융시켜 제1 그레이트(1500)를 통해 배출관(1220)으로 공급할 수 있다.
제1 그레이트(1500)의 구조는 상술한 바와 동일하기 때문에 중복 설명은 생략한다.
도 9는 도 8에 나타낸 폐기물 연속 공급장치의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 폐기물 연속 공급장치(2001)에는 가열 챔버(2200) 상에 제1 그레이트(1500)와 이격 배치된 제2 그레이트(1600)가 더 구비된다.
그리고, 제1 그레이트(1500)와 제2 그레이트(1600) 사이에는 제2 리듀서(2240)가 더 구비될 수 있다.
앞서, 상술한 제2 실시예에서는 제1 그레이트(1500)를 기준으로 지름이 감소하면서 제1 그레이트(1500)가 리듀서의 기능을 겸비했다면, 본 실시예에서는 제1 그레이트(1500)와 제2 그레이트(1600) 사이에 제2 리듀서(2240)를 배치하여 제1 그레이트(1500)와 제2 그레이트(1600) 사이에서 보다 안정적인 압력 증대 효과를 기대할 수 있게 된다.
이때, 가열 챔버(2200)는 복수의 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 영역은 가열 챔버(2200)의 일 측(1201) 단부를 시작점으로 하고 제1 리듀서(2230)의 일 측 단부를 끝점으로 할 때 약 20% 내지 약 50%의 길이를 가지는 영역이고, 제2 영역은 제1 영역의 끝단에서 제1 리듀서(2230)의 일 측까지의 나머지 길이 영역으로 약 50% 내지 약 80%일 수 있다. 또한, 제3 영역은 제1 리듀서(2230)의 일 측에서 제1 리듀서(2230)의 타 측까지의 길이 영역이고, 제4 영역은 제1 리듀서(2230)의 타 측에서 제2 리듀서(2240)의 일 측까지의 길이 영역이고, 제5 영역은 제2 리듀서(2240)의 일 측에서 배출관(1220)과 최인접한 제2 리듀서(2240)의 타 측까지의 길이 영역일 수 있다.
상기 제1 내지 제5 영역은 설정된 온도로 가열될 수 있다. 자세하게, 제1 내지 제4 영역은 도 8에 대한 설명과 대응되는 온도를 가질 수 있다. 또한, 제5 영역은 제3 영역과 대응되는 온도를 가질 수 있다. 이에 따라, 이에 따라 제2 리듀서(2240)에 공급된 폐기물은 효과적으로 압축될 수 있고, 제2 리듀서(2240)를 통과하는 과정에 용융되지 않은 폐기물에 의해 부하가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 리듀서(2240)를 통과하는 폐기물을 제2 그레이트(1600)로 효과적으로 가이드 할 수 있고, 폐기물이 제2 그레이트(1600)를 통과 시 부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 제1 리듀서(2230)를 전후로 폐기물의 이송 압력이 증대되는 변화량은 제2 리듀서(2240)를 전후로 폐기물의 이송 압력이 증대되는 변화량보다 더 작게 형성될 수 있다. 이는 가열 챔버(2200)의 일 측(1201)에서 타 측(1202) 방향으로 폐기물이 이송되면서 보다 액체에 가까운 상 변화를 이루기 때문에, 제2 리듀서(2240) 전후에서 압력의 변화량을 제1 리듀서(2230) 전후에서 압력의 변화량 보다 크게 설정하여, 배출관을 통해 용융된 폐기물을 용이하게 열분해 장치로 배출할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 연속 공급장치에 의하면, 열분해 장치로 공급될 폐기물을 미리 용융된 상태로 가열 및 가압하여 폐기물의 처리 과정을 연속적으로 수행할 수 있고, 히터를 통해 가열된 폐기물이 그레이트를 통과하면서 분할되기 때문에 열분해 및 교반 효과를 증대시킬 수 있으며, 그레이트의 격자 간격, 격자간 배치각도를 조절함으로써 용융된 폐기물의 밀도, 온도, 이송 속도 등을 균일하게 할 수 있기 때문에 열분해 장치에서 열분해 성능을 향상시킬 수 있고, 가열 챔버에 리듀서를 구비하여 가열 챔버의 길이 방향에 따른 구간 별 온도 또는 압력을 다르게 설정할 수 있기 때문에, 가열 챔버의 초기 일 측 구간에서 온도 또는 압력은 낮게 그리고 이송 속도는 느리게 할 수 있고, 타 측 구간에서 온도 또는 압력은 상대적으로 높게 그리고 이송 속도는 상대적으로 빠르게 할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의해 결정되어야 한다.
w: 폐기물
1: 열분해시스템
10: 열분해유닛
100, 100a: 열분해장치
1000, 1001, 2000, 2001: 폐기물 연속 공급장치

Claims (10)

  1. 폐기물이 유입되는 호퍼;
    상기 호퍼를 통해 유입된 폐기물이 내부에서 길이방향을 따라서 이동하며 가열 및 압축되는 가열 챔버;
    상기 가열 챔버의 외부 또는 내부를 감싸도록 배치되어 내부에 수용된 폐기물을 가열하는 히터;
    상기 가열 챔버의 일 측에 배치되어 상기 호퍼로부터 유입된 폐기물을 타 측 방향으로 이동시키며 가압하는 가압수단;
    상기 가열 챔버의 타 측에서 용융된 폐기물을 통과시켜 복수의 영역으로 수평 또는 수직 분할시키는 제1 그레이트;를 포함하고,
    상기 가열 챔버의 일 측에 비하여 상기 제1 그레이트에 인접한 타 측 영역의 온도가 상대적으로 더 높게 형성되며,
    상기 제1 그레이트는 상기 가열 챔버의 타 측 선단 테두리를 따라서 결합되는 제1 하우징과, 상기 제1 하우징 내부에서 제1 방향을 따라 나란하게 배치되는 복수의 제1 프레임과, 상기 제1 하우징 내부에서 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 나란하게 배치되는 복수의 제2 프레임을 포함하고, 상기 제1 프레임과 제2 프레임 중 적어도 하나 이상의 프레임은 상기 용융된 폐기물이 이동하는 방향을 따라서 단면적이 변화하는, 폐기물 연속 공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 그레이트는 용융된 폐기물을 가열하는 가열수단을 포함하는, 폐기물 연속 공급장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프레임과 제2 프레임은 서로 직교하도록 배치되는, 폐기물 연속 공급장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프레임과 제2 프레임 중 적어도 하나 이상의 프레임은,
    상기 용융된 폐기물이 이동하는 방향을 따라서 단면적이 커지도록 형성되는, 폐기물 연속 공급장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용융된 폐기물이 이동하는 방향을 따라서 상기 제1 그레이트의 후방에 배치되는 제2 그레이트를 더 포함하는, 폐기물 연속 공급장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가열 챔버는 일 측 단부를 시작점으로 하고 타 측 단부를 끝점으로 할 때 서로 다른 온도를 가지는 제1 및 제2 영역을 포함하는 폐기물 연속 공급 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 일 측 단부에서 20% 내지 50%의 길이를 가지는 영역이고,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역의 끝단에서 상기 타 측 단부까지의 50% 내지 80% 길이를 가지는 영역이고,
    상기 제2 영역의 온도는 상기 제1 영역의 온도보다 높은, 폐기물 연속 공급장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가열 챔버는,
    일 측에서 타 측 방향으로 단면적 또는 지름이 단계적으로 감소하도록 마련되는 적어도 하나 이상의 리듀서를 포함하는, 폐기물 연속 공급장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가열 챔버는,
    상기 가열 챔버의 일 측 단부에서 상기 리듀서의 일 측 사이의 제1 및 제2 영역;
    상기 리듀서의 일 측에서 타 측까지의 제3영역; 및
    상기 리듀서의 타 측에서 상기 가열 챔버의 타 측 단부까지의 제4 영역을 포함하고,
    상기 제3 영역의 온도는 상기 제1, 2 및 4 영역의 온도보다 높은, 폐기물 연속 공급 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 가열 챔버는,
    상기 가열 챔버의 일 측 단부에서 상기 리듀서의 일 측 사이의 제1 및 제2 영역;
    상기 리듀서의 일 측에서 타 측까지의 제3영역; 및
    상기 리듀서의 타 측에서 상기 가열 챔버의 타 측 단부까지의 제4 영역을 포함하고,
    상기 제4 영역의 단면적은 상기 제1 및 제2 영역의 단면적의 70% 내지 90%인, 폐기물 연속 공급 장치.
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