KR102628903B1 - 폐수지 유화장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐수지로부터 재생유(연료유 등)를 생산할 수 있는 폐수지 유화장치를 제공한다. 본 발명은, 하나의 실시예에 따라서 폐수지를 열분해시켜 유증기를 생성하는 열분해로; 상기 열분해로에 열을 공급하는 유동성의 열전달 액체; 및 상기 열분해로에서 생성된 유증기를 응축시켜 응축물을 생성하는 응축기를 포함하고, 상기 열분해로는, 폐수지가 유입되어 유증기가 생성되는 관형의 열분해로 본체; 및 상기 열분해로 본체의 내부에 설치되고, 상기 열분해로 본체의 내부로 유입된 폐수지를 이송시키는 이송부재를 포함하는 폐수지 유화장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 폐수지를 흐름식으로 연속 이송시키면서 유동성의 열전달 액체를 통해 열분해(가열)시켜 유증기를 생성함으로써, 연속적이고 효율적인 공정으로 재생유의 생산성이 향상되고 열전달 효율을 높일 수 있으며, 이와 함께 폭발 위험을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 폐수지로부터 재생유(Recycled Oil)를 생산할 수 있는 폐수지 유화장치에 관한 것으로, 하나의 실시예에 따라서 폐수지를 흐름식으로 연속 이송시키면서 유동성의 열전달 액체를 통해 열분해(가열)시켜 유증기가 생성되도록 함으로써, 연속적이고 효율적인 공정으로 재생유의 생산성이 향상되고 열전달 효율을 높일 수 있으며, 이와 함께 폭발 위험을 방지할 수 있는 안전성의 폐수지 유화장치에 관한 것이다.
폐플라스틱 및 폐전선 등의 폐수지를 매립이나 소각하는 경우 적어도 환경 문제를 야기한다. 폐수지를 매립하는 경우, 이는 대부분 분해되지 않아 토양을 오염시킨다. 폐수지를 소각하는 경우, 예를 들어 SOx, NOx, 염소가스 및 다이옥신 등을 발생시켜 대기를 오염시킨다.
이에, 폐수지를 재활용하기 위한 여러 기술이 제안되었다. 대표적으로는 열분해 공정(Thermal Cracking Process)을 이용하는 화학적 재활용 기술을 예로 들 수 있다. 화학적 재활용 기술은 폐수지로부터 재생유(유류)를 생산하는 재생 기술로서, 이는 폐수지를 열분해시켜 유증기(유기 가스)를 생성시킨 다음, 생성된 유증기를 응축(냉각)시켜 재생유로 전환시키는 기술이다. 이때, 재생유는 대부분 연료유 등으로 재활용된다. 화학적 재활용 기술은 열분해로(또는 열분해 반응로)를 포함하는 폐수지 유화장치(또는 폐수지 재생장치)가 사용되고 있다.
일반적으로, 폐수지 유화장치는, 파쇄된 폐수지를 고온/고압의 밀폐 조건에서 가열하여 열분해시키는 열분해로(또는, 「열분해 반응기」나 「반응로」라고도 함)와, 상기 열분해로에 열을 공급하는 가열 수단과, 상기 열분해로에서 생성된 유증기(유기 가스)를 응축(냉각)시켜 응축물을 생성하는 응축기를 포함한다. 이때, 상기 열분해로는 대부분의 경우 배치식(batch type)으로 구성되어 가동과 중지를 반복하며, 상기 가열 수단은 버너나 전기 히터가 사용되고 있다. 예를 들어, 한국 등록특허 제10-0945529호, 한국 등록특허 제10-2029047호, 한국 공개특허 제10-2013-0081121호 및 한국 공개특허 제10-2020-0092064호 등에는 위와 관련한 기술이 제안되어 있다.
그러나 종래 기술에 따른 폐수지 유화장치는, 예를 들어 다음과 같은 문제점이 있다.
먼저, 종래의 열분해로는 대부분 배치식(batch type)으로 구성되어 적어도 연속적이지 않아 재생유의 생산성이 떨어진다. 또한, 상기 열분해로에 열을 공급하는 가열 수단으로는 버너나 전기 히터가 사용되고 있는데, 이는 열전달 효율이 낮고 폭발 위험성이 있다. 즉, 버너나 전기 히터를 통해 열을 가하는 경우, 열분해로의 전체 영역에 대해 균일하게 열이 공급되지 않고 국부적으로 공급될 수 있다. 이에 따라, 열분해로 내부의 모든 폐수지에 대해 열이 골고루 전달되기 어려워 열분해를 위한 시간 및 에너지가 많이 소비되고, 경우에 따라서는 열분해되지 않은 폐수지 잔류량이 발생될 수 있다. 아울러, 버너나 전기 히터는 화염이나 저항 열을 폐수지에 직접 가하게 되어, 뜻하지 않게 외부의 공기가 열분해로의 내부로 유입되는 경우에는 폭발 위험성이 있어 안전성을 확보하기 어렵다.
이에, 본 발명은 개선된 폐수지 유화장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명은 폐수지를 흐름식으로 연속 이송시키면서 열분해(가열)시켜 유증기가 생성되도록 함으로써, 적어도 재생유의 생산성을 향상시킬 수 있는 폐수지 유화장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 가열 수단으로서 유동성의 열전달 액체를 사용하여 폐수지를 간접 가열하여 열분해시킴으로써 열전달 효율을 높일 수 있고 폭발 위험을 방지할 수 있는 안전성의 폐수지 유화장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
폐수지를 열분해시켜 유증기를 생성하는 열분해로;
상기 열분해로에 열을 공급하는 가열 수단; 및
상기 열분해로에서 생성된 유증기를 응축시켜 응축물을 생성하는 응축기를 포함하고,
상기 열분해로는,
상기 폐수지가 유입되어 유증기가 생성되는 관형의 열분해로 본체; 및
상기 열분해로 본체의 내부에 설치되고, 상기 열분해로 본체의 내부로 유입된 폐수지를 이송시키는 이송부재를 포함하는 폐수지 유화장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 가열 수단은 열분해로의 외주면과 접촉하면서 흐르는 유동성의 열전달 액체가 사용된다. 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 유동성의 열전달 액체는 열매체 오일, 저용융점 금속 용융액 및 무기염 용융액으로부터 선택된 하나 이상을 포함한다.
또한, 본 발명은,
유동성의 열전달 액체를 이용하여 폐수지를 열분해시켜 유증기를 생성하는 열분해 유닛과,
상기 열분해 유닛에서 생성된 유증기를 응축시켜 응축물을 생성하는 응축기를 포함하고,
상기 열분해 유닛은,
열분해 챔버;
상기 열분해 챔버 내에 설치되고, 폐수지를 열분해시켜 유증기를 생성하는 적어도 하나의 열분해로;
상기 열분해 챔버의 내부를 흐르면서 열분해로의 외주면과 접촉하여 열분해로에 열을 공급하는 유동성의 열전달 액체; 및
상기 열분해로에 설치되고, 상기 열분해로에서 생성된 유증기를 배출하여 응축기로 공급하기 위한 유증기 배출라인을 포함하며,
상기 열분해로는,
상기 폐수지가 유입되어 유증기가 생성되는 관형의 열분해로 본체; 및
상기 열분해로 본체의 내부에 설치되고, 상기 열분해로 본체의 내부로 유입된 폐수지를 이송시키는 이송부재를 포함하는 폐수지 유화장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 열분해 유닛은,
상기 폐수지가 유입되는 유입관;
상기 유입관과 연통되고, 상기 열분해 챔버 내에 상하로 설치된 복수의 열분해로;
상기 열분해 챔버 내에 설치되고, 상기 복수의 열분해로를 연결하는 연결관;
상기 복수의 열분해로 중에서 맨 하측에 설치된 열분해로와 연결되고, 상기 열분해로에서 발생된 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관;
상기 열분해 챔버의 외부에 설치되고, 상기 슬러지 배출관으로부터 공급된 슬러지를 처리하는 슬러지 처리부;
상기 유입관 및 슬러지 배출관에 설치되고, 외부 공기나 유증기의 출입을 방지하기 위한 기밀부재; 및
상기 열분해로의 양측에 설치되고, 외부 공기나 유증기의 출입을 방지하기 위한 기밀 수단을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폐수지 유화장지는, 본 발명의 실시예에 따라서 상기 열분해 챔버로부터 토출된 열전달 액체를 순환시키기 위한 열전달 액체 순환라인; 및 상기 열전달 액체 순환라인으로부터 유입된 열전달 액체를 승온(가열)시켜 상기 열분해 챔버에 공급하는 열전달 액체 승온 공급부를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 폐수지를 유용한 자원으로 재활용할 수 있는 개선된 폐수지 유화장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 폐수지가 열분해로 내에서 흐름식으로 연속적으로 이송되면서 열분해(가열)되어, 적어도 유증기(재생유)의 생산성이 향상되는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명에 따르면, 열분해로 내의 폐수지가 유동성의 열전달 액체를 통해 간접적으로 균일하게 열분해(가열)되어, 적어도 열전달 효율이 높고 폭발 위험이 방지되는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐수지 유화장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폐수지 유화장치를 구성하는 열분해 유닛의 실시예를 보인 정면 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 폐수지 유화장치를 구성하는 열분해 유닛의 실시예를 보인 측면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐수지 유화장치의 일부를 보인 측면 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폐수지 유화장치를 구성하는 열분해 유닛의 실시예를 보인 정면 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 폐수지 유화장치를 구성하는 열분해 유닛의 실시예를 보인 측면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐수지 유화장치의 일부를 보인 측면 구성도이다.
본 발명에서 사용되는 용어 "및/또는"은 전후에 나열한 구성요소들 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다. 본 발명에서 사용되는 용어 "제1", "제2", "제3", "일측" 및 "타측" 등은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되며, 각 구성요소가 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 연속적인 공정으로 폐수지로부터 재생유(유류)를 생산할 수 있는 폐수지 유화장치(또는, 폐수지 재생장치)를 제공한다. 또한, 본 발명은 연속적인 공정으로 폐수지로부터 재생유(유류)를 생산할 수 있는 폐수지 유화방법(또는, 폐수지 재생방법)을 제공한다. 본 발명에 따른 폐수지 유화방법은 본 발명의 폐수지 유화장치를 사용하여 구현될 수 있다. 본 발명에 따른 유화장치 및 유화방법을 통해 생산된 재생유는, 예를 들어 연료유 등으로 유용하게 활용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시한 것으로, 이는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공된다. 첨부된 도면에서, 각 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위해 두께는 확대하여 나타낸 것일 수 있고, 도면에 표시된 두께, 크기 및 비율 등에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 폐수지 유화장치(이하, 경우에 따라서 「유화장치」로 약칭한다.)는 폐수지를 열분해(가열)시켜 유증기를 생성하는 적어도 하나의 열분해로(20)와, 상기 열분해로(20)에 열을 공급하는 가열 수단과, 상기 열분해로(20)에서 생성된 유증기를 응축시켜 응축물을 생성하는 응축기(200)를 포함한다. 이때, 상기 열분해로(20)는 관 흐름식(Tubular Flow type)으로서, 유입된 폐수지가 열분해로(20) 내에서 흐름식으로 연속적으로 이송될 수 있는 구조를 갖는다. 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 열분해로(20)는, 폐수지가 유입되어 유증기가 생성되는 관형의 열분해로 본체(22)와, 상기 열분해로 본체(22)의 내부로 유입된 폐수지를 이송시키는 이송부재(24)를 포함한다. 상기 열분해로 본체(22)는, 예를 들어 원통형이다.
상기 가열 수단은, 폐수지를 열분해시키기 위한 열을 열분해로(20)에 공급할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 가열 수단은 고주파 유도열(High-Frequency Induction Heating) 발생기, 버너(Burner) 및/또는 전기 히터(Electric Heater) 등으로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 상기 가열 수단은 열분해로(20)의 외주면(외부 둘레 표면)과 접촉하면서 흐르는 유동성의 열전달 액체(30)를 포함한다. 상기 열전달 액체(30)는 유동성(흐름성)의 고온 액체로서, 이는 폐수지를 열분해시키기 위한 고온(예를 들어, 200℃ 이상)을 갖는다. 상기 열전달 액체(30)는 열분해로(20)의 외주면(외부 둘레 표면), 즉 상기 열분해로 본체(22)의 외주면(외부 둘레 표면)을 따라 흐르면서 열분해로(20)에 열을 공급(전달)한다. 본 발명에 따르면, 상기 열분해로(20)의 내부로 유입된 폐수지는 열분해로(20)의 외주면을 따라 흐르는 유동성의 열전달 액체(30)에 의해 간접적으로 균일하게 가열된다.
본 발명에 따른 폐수지 유화장치는, 하나의 실시예에 따라서 열분해 유닛(100)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 열분해 유닛(100)은 열분해 챔버(10)와, 상기 열분해 챔버(10) 내에 설치된 관형의 열분해로(20)와, 상기 열분해 챔버(10)와 열분해로(20)의 사이를 통과하는 유동성의 열전달 액체(30)를 포함할 수 있다. 상기 열분해 챔버(10)는 열분해로(20)의 외측에 설치되고, 이는 상기 열분해로(20)의 외경보다 큰 내경을 가질 수 있다. 즉, 상기 관형의 열분해로 본체(22)의 외측에 관형의 열분해 챔버(10)가 설치되고, 이들 사이에 고온의 열전달 액체(30)가 통과하여 흐르면서 열분해로 본체(22)에 열이 공급될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 열분해 유닛(100)은, 상기 열분해로 본체(22)를 제1관, 이의 외측에 설치된 관형의 열분해 챔버(10)를 제2관으로 하는 이중관 형태로 구성되어, 이들 사이에 유동성의 열전달 액체(30)가 통과될 수 있다. 이때, 열전달 액체(30)는 열분해로 본체(22)의 외주면에 접하여 흐르면서 열을 공급한다.
첨부된 도 1 내지 도 4에는 본 발명의 실시예가 도시되어 있다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐수지 유화장치의 구성도이다. 도 2는 본 발명에 따른 폐수지 유화장치를 구성하는 열분해 유닛(100)의 실시예를 보인 정면 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 폐수지 유화장치를 구성하는 열분해 유닛(100)의 실시예를 보인 측면 구성도이다. 그리고 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐수지 유화장치의 일부를 보인 측면 구성도이다. 이하에서는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
본 발명에 따른 폐수지 유화장치는, 본 발명의 실시예에 따라서 열분해 유닛(100)과, 상기 열분해 유닛(100)의 일측(도 1에서 우측)에 설치된 응축기(200)를 포함한다. 상기 열분해 유닛(100)은 유동성의 열전달 액체(30)를 이용하여 폐수지를 열분해시켜 유증기(유기 가스)를 생성하기 위한 것으로서, 이는 적어도 하나의 열분해로(20)(20a~20c)와, 상기 열분해로(20)(20a~20c)에 열을 공급하는 유동성의 열전달 액체(30)를 포함한다.
본 발명에 따른 폐수지 유화장치는, 본 발명의 다른 실시예에 따라서 상기 열분해 유닛(100)의 타측(도 1에서 좌측)에 설치된 열전달 액체 승온 공급부(300)를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 폐수지 유화장치는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 유수 분리기(400) 및/또는 정제기(도시하지 않음) 등으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 폐수지 유화장치를 구성하는 각 구성요소들은 적어도 내열성(내화성)을 가지는 재질로 구성될 수 있다. 각 구성요소들은, 예를 들어 내열성의 금속재(예를 들어, 고내열성의 강철이나 SUS 합금 등) 및/또는 세라믹재 등으로 구성될 수 있다. 적어도 상기 열분해 유닛(100)을 구성하는 구성요소들은 내열성의 재질로 구성되며, 이는 또한 열전도성을 갖는다.
본 발명에 따른 폐수지 유화방법은, 본 발명의 실시예에 따라서 폐수지의 공급 공정, 열분해 공정 및 응축 공정을 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 폐수지 유화방법은, 본 발명의 다른 실시예에 따라서 상기 응축 공정 이후에 진행되는 유수 분리 공정 및/또는 정제 공정 등을 더 포함할 수 있다.
[1] 폐수지
본 발명에서 폐수지는 특별히 제한되지 않으며, 이는 산업 현장이나 일반 가정 등에서 발생되는 폐플라스틱 및 폐비닐 등의 폐합성수지나 폐천연수지 등으로부터 선택될 수 있다. 본 발명에서 폐수지는 전선(케이블을 포함)의 피복재나 전선을 지지하는 애자 등과 같은 폐기물을 포함한다. 폐수지는, 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 폴리아크릴(PAc), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱계나 비닐계; 부타디엔계 고무나 에틸렌-프로필렌 디엔모노머(EPDM) 등의 고무계; 및/또는 실리콘 수지나 실리콘 고무 등의 실리콘계 등을 포함할 수 있다.
상기 폐수지는 열분해 유닛(100)에 공급되기 전에, 즉 열분해로(20)(20a~20c)에 공급되기 전에 세척 및/또는 건조될 수 있다. 폐수지는, 예를 들어 수세 후, 자연 건조 및/또는 열풍 건조 등의 방법으로 건조되어 수분이 충분히 제거된 후에 열분해 유닛(100)에 공급될 수 있다. 폐수지는 소정의 크기로 파쇄 및/또는 분쇄되어 소정 크기의 조각, 칩(chip) 및/또는 입자(분말) 형태로 열분해 유닛(100)에 공급될 수 있다.
또한, 상기 폐수지는 분리 작업을 통해 이물질이 분리, 제거된 후에 열분해 유닛(100)에 공급될 수 있다. 아울러, 폐수지는 분류/선별 작업을 통해, 예를 들어 상기 나열한 수지들 중에서 1종이 열분해 유닛(100)에 공급되거나 2종 이상의 혼합으로 열분해 유닛(100)에 공급될 수 있다.
하나의 실시예에 따라서, 상기 폐수지는 컨베이어(150)를 통해 열분해 유닛(100)에 연속적으로 공급될 수 있다. 이를 위해, 상기 열분해 유닛(100)의 일측(도 1에서 좌측)에는 컨베이어(150)가 설치될 수 있으며, 폐수지는 컨베이어(150)를 통해 연속적으로 열분해 유닛(100)의 호퍼(101)에 투입되어 열분해로(20)(20a~20c)에 공급될 수 있다.
[2] 열분해 공정
상기 폐수지를 열분해 유닛(100)으로 공급하여 열분해 공정을 진행한다. 상기 폐수지는, 예를 들어 컨베이어(150)를 통해 연속적으로 열분해 유닛(100)으로 공급된다. 상기 열분해 유닛(100)은 고온/고압의 열분해 공정을 통해 폐수지를 열분해시켜 유증기(유기 가스)를 생성하는 것으로서, 이는 가열 수단으로서 유동성의 열전달 액체(30)를 이용하여 폐수지를 열분해시켜 유증기를 생성한다. 상기 열분해 유닛(100)은, 본 발명에 따른 유화장치에 1개 또는 2개 이상의 복수개로 설치될 수 있으며, 복수개로 설치된 경우에는 병렬 및/또는 직렬로 연결될 수 있다.
상기 열분해 공정은 열분해 유닛(100)에 유입된 폐수지를 무산소 분위기에서 가열(승온)하여 진행한다. 이러한 열분해 공정의 온도 및 압력 등의 조건은 통상의 조건으로 진행할 수 있다. 열분해 공정은 열분해로(20)(20a~20c) 내의 온도를, 예를 들어 200℃ 이상, 구체적인 예를 들어 약 250℃ ~ 600℃, 또는 300℃ ~ 500℃로 승온시켜 진행하는 저온 열분해 공정으로 진행할 수 있다. 다른 예를 들어, 열분해 공정은 폐수지의 종류에 따라 600℃ 이상, 700℃ 이상, 또는 800℃ 이상에서 진행할 수 있다. 또한, 열분해 공정은, 예를 들어 3 ~ 7 기압(atm)의 압력에서 진행할 수 있다.
상기 열분해 유닛(100)은, 본 발명의 실시예에 따라서 열분해 챔버(10), 폐수지를 열분해시켜 유증기를 생성하는 적어도 하나의 열분해로(20)(20a~20c), 상기 열분해로(20)(20a~20c)에 열을 공급(전달)하는 유동성의 열전달 액체(30), 및 상기 열분해로(20)(20a~20c)에서 생성된 유증기를 배출하여 응축기(200)로 공급하기 위한 유증기 배출라인(40)을 포함한다.
또한, 상기 열분해 유닛(100)은 열분해 챔버(10)의 상측 외부에 설치된 호퍼(101)와, 상기 호퍼(101)와 연결된 유입관(102)을 더 포함할 수 있다. 상기 유입관(102)은 열분해 챔버(10)의 내부 상단에 설치되며, 이는 호퍼(101)와 제1열분해로(20)(20a)를 연결한다. 이때, 상기 유입관(102)의 일측(도 2에서 하측)은 열분해 챔버(10) 내에서 제1열분해로(20)(20a)와 기밀 구조로 연통되게 연결된다. 따라서 컨베이어(150)를 통해 호퍼(101)에 폐수지가 투입되면, 폐수지는 유입관(102)을 따라 열분해로(20)(20a~20c)로 유입되어 열분해된다.
본 발명의 다른 실시예에 따라서, 상기 열분해 유닛(100)은 열분해 챔버(10)의 외부(도 2에서 하측)에 설치된 슬러지 처리부(120)를 더 포함할 수 있다. 상기 슬러지 처리부(120)는 열분해로(20)(20a~20c)에서 배출된 슬러지(이물질이나 고형분 탄소(CHAR) 등)를 처리하거나 저장할 수 있다.
상기 열분해 챔버(10)는 열분해로(20)(20a~20c), 열전달 액체(30) 및 유증기 배출라인(40)을 수용(내장)할 수 있는 내부 공간을 가지며, 이는 외부와 밀폐된 구조를 갖는다. 상기 열분해 챔버(10)의 형상이나 구조는 제한되지 않는다. 상기 열분해 챔버(10)는, 예를 들어 다각형, 원형 또는 이들의 변형된 형상의 측단면 형상을 가질 수 있다. 상기 열분해 챔버(10)는, 예를 들어 원통체나 다각통체 등으로부터 선택될 수 있다.
상기 열분해로(20)(20a~20c)는 유입된 폐수지를 열분해시키는 것으로서, 이는 열분해 챔버(10) 내에 밀폐(기밀) 구조로 설치된다. 상기 열분해로(20)(20a~20c)는 열분해 과정에서 외부와 차단(공기나 산소의 유입 차단)되어 무산소 분위기에서 폐수지를 열분해시키고, 이는 또한 열분해를 통해 생성된 유증기가 외부로 유출되지 않도록 밀폐(기밀)을 유지한다.
상기 열분해로(20)(20a~20c)는 1개 또는 2개 이상의 복수개로서, 이는 바람직하게는 복수개가 설치될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 열분해로(20)(20a~20c)는 열분해 챔버(10)의 내부에 상하 방향으로 다단으로 설치된 복수개로 구성될 수 있다. 상기 열분해로(20)(20a~20c)는, 예를 들어 2개 내지 10개일 수 있다. 하나의 실시예에 따라서, 상기 열분해로(20)(20a~20c)는 상하 다단으로 배치된 3개로서, 열분해 챔버(10) 내부의 맨 위쪽에 설치된 제1열분해로(20)(20a)와, 상기 제1열분해로(20)(20a)의 하측에 설치된 제2열분해로(20)(20b)와, 상기 제2열분해로(20)(20b)의 하측에 설치된 제3열분해로(20)(20c)를 포함하는 3단 배열 구조를 가질 수 있다. 이러한 복수의 각 열분해로(20)(20a~20c)는, 이들의 외주면을 따라 흐르는 유동성의 열전달 액체(30)로부터 열을 공급받는다.
상기 복수의 각 열분해로(20)(20a~20c)는 관 흐름식(Tubular Flow type)으로서, 내부로 유입된 폐수지를 연속적으로 열분해시킨다. 즉, 상기 유입관(102)을 통해 열분해 챔버(10) 내로 유입된 폐수지는 복수로 설치된 관형의 열분해로(20)(20a~20c)를 순차적/연속적으로 통과하면서 열분해된다. 상기 복수의 각 열분해로(20)(20a~20c)는 관형의 열분해로 본체(22)와, 상기 열분해로 본체(22)의 내부에 설치된 이송부재(24)를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 복수의 각 열분해로(20)(20a~20c)는 열분해로 본체(22)의 벽체에 형성된 유증기 배출구(26)를 더 포함한다.
상기 열분해로 본체(22)는, 예를 들어 원통형이며, 그의 양쪽 말단은 열분해 챔버(10)의 측벽(12)에 기밀 구조로 고정된다. 상기 이송부재(24)는 열분해로 본체(22)의 내부로 유입된 폐수지를 연속적으로 이송시키는 것으로서, 이는 회전축(24a)과, 상기 회전축(24a) 상에 일체로 형성된 이송부(24b)를 포함한다. 상기 회전축(24a)은 열분해 챔버(10)의 벽체측에 설치된 베어링(104)에 의해 지지되어 회전되며, 이는 또한 회전 수단(모터 등)의 회전력을 전달받아 회전될 수 있다. 상기 이송부(24b)는 회전축(24a)에 의해 회전되어, 열분해로 본체(22) 내부의 폐수지를 흐름 방향으로 이송시킨다. 상기 이송부(24b)는 회전축(24a) 상에 나선형으로 형성된 스크루(screw)로 구성되거나, 회전축(24a) 상에 돌출 형성된 복수개의 니더(kneader)로 구성될 수 있다. 도 2에서는 스크루(screw) 타입의 이송부(24b)를 예시하였다.
상기 유증기 배출구(26)는 열분해로 본체(22)의 내부에서 생성된 유증기를 배출시키기 위한 것으로서, 이는 예를 들어 열분해로 본체(22)의 상부 벽체에 1개 또는 2개 이상의 복수개가 소정의 간격으로 형성될 수 있다. 상기 유증기 배출구(26)를 통해 배출된 유증기는 유증기 배출라인(40)을 따라 응축기(200)로 공급되어 응축(냉각)된다. 즉, 상기 열분해 유닛(100)과 응축기(200)의 사이에는 유증기 흐름라인(L10)이 설치되고, 상기 유증기 배출라인(40)은 유증기 흐름라인(L10)과 연결되어, 상기 유증기 배출구(26)를 통해 배출된 유증기는 응축기(200)로 공급될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 열분해 유닛(100)은 열분해 챔버(10) 내에 설치된 연결관(25)(25a)25b)을 더 포함할 수 있다. 상기 연결관(25)(25a)25b)은 복수의 열분해로(20)(20a~20c)를 연통되게 연결한다. 즉, 상기 연결관(25)(25a~25c)은 상하 다단으로 배치된 복수의 열분해로(20)(20a~20c) 간을 기밀 구조로 연결하여, 상측의 열분해로(20)(20a~20c)에서 하측의 열분해로(20)(20a~20c) 쪽으로 무산소 분위기 하에서 폐수지(용융물)을 공급한다. 상기 연결관(25)(25a)25b)은 복수개로서, 이는 열분해로(20)(20a~20c)의 개수와 대응된다. 상기 연결관(25)(25a)25b)은 1개 또는 2개 이상의 복수개로서, 이는 복수의 열분해로(20)(20a~20c) 간을 일측(도 2에서 좌측이나 우측)에서 연통되게 연결한다.
상기 연결관(25)(25a)25b)은 제1열분해로(20)(20a)와 제2열분해로(20)(20b)를 연결하는 제1연결관(25)(25a)과, 상기 제2열분해로(20)(20b)와 제3열분해로(20)(20c)를 연결하는 제2연결관(25)(25b)을 포함할 수 있다. 본 발명에서, 상기 열분해로(20)(20a~20c)와 연결관(25)(25a)(25b)의 개수는 제한되지 않는다. 도면에서는, 상기 열분해 챔버(10) 내에 설치된 3개의 열분해로(20)(20a~20c)로서, 제1열분해로(20)(20a) 내지 제3열분해로(20)(20c)를 포함하고, 이들은 제1연결관(25)(25a) 및 제2연결관(25)(25b)에 의해 상호간 연통된 구조로 연결된 실시예를 예시하였다.
또한, 상기 열분해 챔버(10) 내에 설치된 복수의 열분해로(20)(20a~20c) 중에서 맨 하측에 설치된 열분해로(20)(20a~20c)는 슬러지 처리부(120)와 기밀 구조로 연결(연통)된다. 즉, 도 2에서 맨 하측에 설치된 제3열분해로(20)(20c)는 슬러지 처리부(120)와 기밀 구조로 연결(연통)된다. 상기 슬러지 처리부(120)는 열분해 챔버(10)의 외부에 설치되어 있다. 이를 위해 상기 열분해 유닛(100)은 슬러지 배출관(125)을 더 포함한다. 상기 슬러지 배출관(125)은 복수의 열분해로(20)(20a~20c) 중에서 맨 하측에 설치된 열분해로(20)(20a~20c)와 연결된다. 상기 슬러지 배출관(125)은 제3열분해로(20)(20c)에서 배출된 슬러지를 슬러지 처리부(120)로 공급하여 배출한다. 상기 슬러지 배출관(125)의 일측(도 2에서 상측)은 열분해 챔버(10)의 내부에 설치된 제3열분해로(20)(20c)와 기밀 구조로 연통되게 연결되고, 상기 슬러지 배출관(125)의 타측(도 2에서 하측)은 열분해 챔버(10)의 외부에 설치된 슬러지 처리부(120)와 기밀 구조로 연통되게 연결된다. 이에 따라, 열분해로(20)(20a~20c)에서 발생된 슬러지는 슬러지 배출관(125)을 따라 연속적으로 슬러지 처리부(120)로 공급된다.
따라서 폐수지는 복수의 열분해로(20)(20a~20c)를 순차적으로 통과하면서 단계적으로 열분해된다. 폐수지는, 먼저 유입관(102)을 따라 제1열분해로(20)(20a)의 내부로 유입되어 1차 열분해되기 시작하고, 이후 제1연결관(25)(25a)을 따라 기밀성을 유지하면서 제2열분해로(20)(20b)로 공급되어 2차 열분해된다. 그리고 제2연결관(25)(25b)을 따라 기밀성을 유지하면서 제3열분해로(20)(20c)로 공급되어 3차 열분해된다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 유화장치는 연속 흐름식으로서 종래보다 적어도 폐수지의 처리량 및 열분해 효율(재생유 생성량)이 개선된다. 그리고 각 열분해로(20)(20a~20c)에서 생성된 유증기는 유증기 배출구(26)를 통해 배출된 다음, 유증기 배출라인(40)에서 모아져 유증기 흐름라인(L10)을 따라 응축기(200)로 공급된다. 또한, 유증기 생성(열분해)과 슬러지 처리가 연속적으로 진행된다. 즉, 열분해 과정에서는 유증기와 함께 슬러지(이물질이나 고형분 탄소(CHAR) 등)가 발생되는데, 발생된 슬러지는 열분해 과정에서 슬러지 배출관(125)을 따라 연속적으로 슬러지 처리부(120)로 공급되어 처리된다.
상기 슬러지 처리부(120)는 열분해 챔버(10)의 외부에 설치되어, 열분해로(20)(20a~20c)에서 배출된 슬러지(이물질이나 고형분 탄소(CHAR) 등)를 공급받아 처리한다. 상기 슬러지 처리부(120)는, 예를 들어 냉각, 압착, 압출 및/또는 저장 등으로부터 선택된 하나 이상의 공정으로 슬러리를 처리할 수 있다. 도 2를 참고하면, 상기 슬러지 처리부(120)는, 하나의 구현예에 따라서 상기 슬러지 배출관(125)으로부터 유입된 슬러지가 이송되는 관형의 슬러지 처리관(122)과, 상기 슬러지 처리관(122)의 내부에 설치되어 슬러지를 이송시키는 이송 스크루(124)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 슬러지는 슬러지 처리관(122)을 서서히 통과하면서 자연 냉각되거나, 슬러지 처리관(122)의 외주면에 설치된 별도의 물 공급라인(도시하지 않음)에 의해 냉각(수냉)될 수 있다. 또한, 상기 슬러지는 슬러지 처리관(122)을 통과한 다음, 예를 들어 압착 및/또는 압출 등을 통해 고형 성형체로 성형되어 부피가 최소화된 후, 폐기물 저장/처리조(도시하지 않음)로 공급되어 폐기 처리되거나, 숯(Char)이나 카본(Carbon) 등의 생산 설비로 이송되어 처리될 수 있다.
상기 열분해 챔버(10)의 외부에 설치된 슬러지 처리부(120)는 슬러지 배출관(125)을 매개로 하여 제3열분해로(20)(20c)와 기밀 구조로 연결(연통)된다. 이때, 슬러지 처리부(120)와 제3열분해로(20)(20c)가 기밀 구조로 연결되지 않는 경우, 제3열분해로(20)(20c)를 통과한 고온의 슬러지가 공기(산소)와 접촉되어 연소되거나, 잔류 유증기의 유출에 의해 화재나 폭발이 우려될 수 있다. 상기 기밀 구조는 외부 공기(산소)의 유입이나 유증기의 유출을 차단할 수 있는 실링(sealing) 구조이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 기밀 구조는, 예를 들어 슬러지 배출관(125)과 슬러지 처리부(120) 간의 연결 부위, 및/또는 제3열분해로(20)(20c)와 슬러지 배출관(125) 간의 연결 부위를 일체 구조로 구성하거나, 이들을 실링성의 플랜지(flange)에 의한 실링 결합, 내열성의 실링 접착 및/또는 실링 용접 등의 방법으로 도모할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 용어 「기밀」과 「밀폐」는, 예를 들어 위에 예시한 바와 같은 방법으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 열분해 유닛(100)은 유입관(102) 및/또는 슬러지 배출관(125)에 설치된 기밀부재(130)(130a)(130b)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 유입관(102)에는 제1기밀부재(130)(130a)가 설치되고, 상기 슬러지 배출관(125)에는 제2기밀부재(130)(130b)가 설치될 수 있다. 상기 기밀부재(130)(130a)(130b)는 열분해로(20)(20a~20c)의 내부로 외부의 공기(산소)가 유입되는 것을 차단하거나 유증기의 유출을 방지할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다.
상기 제1기밀부재(130)(130a)는 유입관(102)에 설치되어, 폐수지의 유입은 가능하게 하고, 불가피한 것을 제외한 외부 공기나 유증기의 출입(유입/유출)을 최대한 방지할 수 있는 것으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 제2기밀부재(130)(130b)는 슬러지 배출관(125)에 설치되어, 슬러지의 배출은 가능하게 하고, 불가피한 것을 제외한 외부 공기나 유증기의 출입(유입/유출)을 최대한 방지할 수 있는 것으로부터 선택될 수 있다.
상기 기밀부재(130)(130a)(130b)는, 하나의 실시예에 따라서 로터리 밸브(Rotary Valve)를 사용할 수 있다. 도 3에는 로터리 밸브의 일례가 개략적으로 도시되어 있다. 도 3을 참고하면, 상기 기밀부재(130)(130a)(130b)는 로터리 밸브로서, 예를 들어 유입관(102) 내에 회전 가능하게 설치된 로터(rotor)(132)와, 상기 로터(132)에 형성된 로터 날개(134)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 로터 날개(134)의 말단은 유입관(102)의 내벽에 밀착되어 기밀성이 유지될 수 있다. 상기 로터리 밸브는 로터(132)와 로터 날개(134)를 내장하는 케이싱을 더 포함할 수 있으며, 상기 구성요소 이외에 볼 베어링 및/또는 패킹 등을 더 포함할 수 있다. 이러한 로터리 밸브는 유입관(102) 및/또는 슬러지 배출관(125)에 설치되어, 외부 공기나 유증기의 출입을 방지할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 열분해 유닛(100)은 열분해로(20)(20a~20c)의 양측에 설치되어, 열분해로(20)(20a~20c)의 측면 기밀성을 위한 기밀 수단(140)(도 2 참고)을 더 포함할 수 있다. 상기 열분해로(20)(20a~20c)를 구성하는 이송부재(24)의 회전축(24a)은 열분해 챔버(10)의 측벽(12)을 관통하여 설치될 수 있는데, 이때 측벽(12)을 관통하는 부위에서 기밀성이 다소 취약해져 외부 공기가 유입되거나 유증기가 유출될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 상기 복수의 각 열분해로(20)(20a~20c)의 양측(도 2에서 좌측 및 우측)에는 외부 공기나 유증기의 출입을 방지하기 위한 기밀 수단(140)이 설치될 수 있다. 상기 기밀 수단(140)은 열분해 챔버(10)의 측벽(12) 및/또는 이송부재(24)의 회전축(24a)에 고정될 수 있다.
본 발명에서, 상기 기밀 수단(140)은 열분해로(20)(20a~20c)의 양측에 설치되어 측면 기밀성을 갖게 하는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 기밀 수단(140)은, 예를 들어 일반 기계장치에서 회전기기의 유체 누출을 방지하기 위해 사용되는 미케니컬 실(mechanical seal)을 포함할 수 있다.
상기 기밀 수단(140)은, 하나의 실시예에 따라서 열분해 챔버(10)의 측벽(12)에 고정된 고정 케이스(142)와, 상기 고정 케이스(142) 내에 설치된 미케니컬 실을 포함할 수 있다. 상기 미케니컬 실은, 하나의 구현예에 따라서 상기 고정 케이스(142)에 내장되되 고정 케이스(142)에 결합된 제1실링 디스크(144)와, 상기 고정 케이스(142)에 내장되되 상기 이송부재(24)의 회전축(24a)에 결합된 제2실링 디스크(146)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1실링 디스크(144)와 제2실링 디스크(146)는 서로 접촉하여 미끄럼 마찰운동(경면 마찰 회전)을 하면서 유체(유증기나 외부 공기)의 출입을 방지할 수 있다. 상기 미케니컬 실은 두 개의 실링 디스크(144)(146)의 마찰에 의해 발생된 열을 냉각할 수 있는 냉각수 및/또는 냉각오일 등을 더 포함할 수 있다. 상기 미케니컬 실은 두 개의 실링 디스크(144)(146) 중에서 적어도 하나를 탄성적으로 지지하는 탄성체(스프링 등) 등을 더 포함할 수 있다. 이러한 미케니컬 실은 열분해로(20)(20a~20c)의 양측에 설치되어, 외부 공기나 유증기의 출입을 방지할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 또한, 상기 미케니켈 실은 1개의 고정 케이스(142) 내에 1세트(set) 또는 2세트가 설치될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 복수의 열분해로(20)(20a~20c)는 열분해 챔버(10) 내에 상하로 배열 설치되되, 상측에서부터 하측에 설치된 것일수록 점차 작아지는 종단면적(도 2에서 세로 방향으로 절단한 면의 단면적)을 가질 수 있다. 구체적으로, 도 3에서, D1 > D2 > D3이다. 여기서, D1은 제1열분해로(20)(20a)를 구성하는 관형(원통형) 열분해로 본체(22)의 내경이고, D2는 제2열분해로(20)(20b)를 구성하는 관형(원통형) 열분해로 본체(22)의 내경이며, D3은 제3열분해로(20)(20c)를 구성하는 관형(원통형) 열분해로 본체(22)의 내경이다. 예를 들어, D1을 기준으로 할 때, D2는 D1의 70 ~ 95%, D3는 D1의 50 ~ 90%로 설계될 수 있고, D1 > D2 > D3이다. 이와 같이, 상기 복수의 열분해로(20)(20a~20c)가 상측에서부터 하측으로 설치된 것일수록 점차 작아지는 종단면적(내경)을 가지는 경우, 열전달 효율이 향상(열이 균일하게 전달됨)되어 유증기의 생성량이 증가될 수 있다.
폐수지는 복수의 열분해로(20)(20a~20c)를 순차적으로 통과하는 과정에서 적어도 유증기 및 수분의 증발에 의해 부피가 감소된다. 상기 복수의 열분해로(20)(20a~20c)를 모두 동일한 종단면적(내경)을 갖도록 설계한 경우, 예를 들어 제2열분해로(20)(20b)에는, 제1열분해로(20)(20a)에서 부피가 감소된 폐수지(유입물)가 유입되어 국부적으로 빈 공간이 형성될 수 있다. 이 경우, 제2열분해로(20)(20b)를 통과하는 폐수지(유입물)는 빈 공간에 의해 균일/균등한 열을 공급받지 못할 수 있고, 유증기의 생성량이 낮아질 수 있다. 이에, 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 복수의 열분해로(20)(20a~20c)를 상측에서부터 하측에 설치된 것일수록 점차 작아지는 종단면적(내경)을 갖게 한 경우, 적어도 빈 공간의 형성을 최소화하거나 방지할 수 있다. 이에 따라, 폐수지(유입물)가 각 열분해로(20)(20a~20c)에 거의 가득 채워져 이송되면서 균일한 열을 공급받을 수 있고, 유증기의 생성량이 증가된다. 이와 함께, 맨 하측의 제3열분해로(20)(20c)에서 배출되는 슬러지의 밀집도(압착도)가 증가되어 슬러지의 처리가 용이할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라서는, 위와 같이 복수의 열분해로(20)(20a~20c)를 상측에서부터 하측에 설치된 것일수록 점차 작아지는 종단면적(내경)을 갖게 한 경우, 상측에서부터 하측에 설치된 것일수록 점차 빨라지는 이송속도를 갖게 할 수 있다. 구체적으로, 상기 복수의 각 열분해로(20)(20a~20c)를 구성함에 있어서, 각 열분해로(20)(20a~20c)의 이송부재(24)는 상측에서부터 하측에 설치된 것일수록 점점 빨라지는 이송속도로 폐수지(유입물)를 이송시킬 수 있도록 구성한다. 즉, V1 < V2 < V3가 되도록 설계할 수 있다. 여기서, 상기 V1은 제1열분해로(20)(20a)를 통과하고 있는 폐수지(유입물)의 이송속도이고, 상기 V2는 제2열분해로(20)(20b)를 통과하고 있는 폐수지(유입물)의 이송속도이며, 상기 V3는 제3열분해로(20)(20c)를 통과하고 있는 폐수지(유입물)의 이송속도이다. 보다 구체적인 실시예에 따라서, R1 < R2 < R3가 되도록 구성할 수 있다. 여기서, 상기 R1은 제1열분해로(20)(20a)를 구성하는 이송부재(24)의 회전속도(rpm)이고, 상기 R2는 제2열분해로(20)(20b)를 구성하는 이송부재(24)의 회전속도(rpm)이며, 상기 R3는 제3열분해로(20)(20c)를 구성하는 이송부재(24)의 회전속도(rpm)이다. 이와 같이, 각 열분해로(20)(20a~20c)를 구성하는 이송부재(24)의 회전속도(R1~R3)를 R1 < R2 < R3가 되도록 구성한 경우, 상측에서부터 하측에 설치된 열분해로(20)(20a~20c)일수록 점차 빨라지는 폐수지(유입물)의 이송속도를 갖게 할 수 있다.
폐수지는, 종단면적(내경)이 점차적으로 작아지고 있는 제1 내지 제3열분해로(20)(20a~20c)를 순차적/연속적으로 통과하는 과정에서, 경우에 따라서는 열분해로 본체(22)의 내면에 고착되는 현상이 발생될 수 있다. 예를 들어, 폐수지(유입물)가 제2열분해로(20)(20b)에서 이보다 종단면적(내경)이 작아진 제3열분해로(20)(20c)로 유입되면, 제3열분해로(20)(20c)의 부피 축소(내경 감소)에 의해 폐수지(유입물)가 밀집되어, 제3열분해로(20)(20c)에서는 국부적인 과열이 발생될 수 있다. 즉, 제3열분해로(20)(20c) 내에는 폐수지(유입물)가 가득 채워져 있어 폐수지(유입물)의 잠열(latent heat)이 많아질 수 있다. 이 경우 제3열분해로(20)(20c)를 구성하는 열분해로 본체(22)의 내면, 및/또는 이송부재(24)의 표면에는 국부적인 과열(잠열)로 인한 고착물이 생성될 수 있다. 또한, 제2열분해로(20)(20b)보다 종단면적(내경)이 작아진 제3열분해로(20)(20c)에는 이물질(슬러지)의 농축량이 많아질 수 있는데, 이러한 이물질(슬러지)의 농축에 의해서도 고착물이 생성될 수 있다. 이에, 적어도 국부적인 과열(잠열)이 방지되어 고착물이 생성되지 않도록, 상기한 바와 같이 상측에서부터 하측에 설치된 열분해로(20)(20a~20c)일수록 점차 빠른 이송속도로 폐수지(유입물)를 이송시키는 것이 좋다. 구체적으로, 복수의 열분해로(20)(20a~20c)를 상측에서부터 하측에 설치된 것일수록 점차 작아지는 종단면적(내경)을 갖게 한 경우에는, 각 열분해로(20)(20a~20c)를 통과하는 폐수지(유입물)는 상측에서부터 하측에 설치된 것일수록 점차적으로 빨라지는 이송속도로 이송시키면, 고착물의 생성을 방지할 수 있다.
한편, 상기 열분해로(20)(20a~20c)는 열전달 액체(30)로부터 열을 공급받는다. 상기 열전달 액체(30)는 유동성(흐름성)의 고온 액체이다. 상기 열전달 액체(30)는 열분해 챔버(10)의 내부에 채워지고, 이는 또한 열분해 챔버(10)의 내부를 흐르면서 열분해로(20)(20a~20c)의 외주면(외부 둘레 표면)과 접촉하여 열분해로(20)(20a~20c)에 열을 공급(전달)한다. 상기 열전달 액체(30)는 열분해 챔버(10)의 내부 벽면과 열분해로(20)(20a~20c)의 외주면 사이의 공간, 및 복수의 열분해로(20)(20a~20c) 사이의 공간을 흐르면서(통과하면서) 열분해로(20)(20a~20c)에 열을 전달한다. 구체적으로, 상기 유동성의 열전달 액체(30)는 열분해 챔버(10)의 내부에 채워져 흐르면서 열분해로(20)(20a~20c)의 외주면 전체, 즉 복수의 각 열분해로(20)(20a~20c)를 구성하는 열분해로 본체(22)의 외주면 전체 표면에 접촉하여 흐르면서 열을 전달한다.
본 발명에 따르면, 상기 열분해로(20)(20a~20c)는 유동성의 열전달 액체(30)에 의해 전체 영역에 걸쳐 균일하게 가열된다. 즉, 본 발명에 따르면, 열분해로(20)(20a~20c)의 표면 일부에 간헐적으로 군데군데 열이 전달되지 않고, 상기 유동성의 열전달 액체(30)에 의해 열분해로(20)(20a~20c)의 표면(외주면) 전체 영역에 걸쳐 균일하게 열이 전달된다. 예를 들어, 열분해로(20)(20a~20c)의 표면에 열선을 감아서(감싸서) 형성하는 코일식의 경우, 열선이 열분해로(20)(20a~20c)와 간헐적으로 군데군데 접촉되어 국부적으로 열이 전달되나, 본 발명에 따라 유동성의 열전달 액체(30)를 열분해 챔버(10) 내에 채워 흐르게 하여 열을 전달하는 경우, 국부적이지 않고 표면 전체에 걸쳐 균일하게 열이 전달된다. 이에 따라, 복수의 열분해로(20)(20a~20c)를 연속적으로 이송/통과하면서 열분해되는 폐수지(유입물)에 열이 골고루 전달되어 열분해 효율이 향상되고 유증기의 생성량이 증가될 수 있다. 또한, 열선과 대비하여 국부적인 과열을 발생하지 않는다.
또한, 상기 열분해 챔버(10)는 외부와 밀폐된 구조를 갖지만, 열분해 챔버(10)와 열분해로(20)(20a~20c)의 사이에는 유동성의 열전달 액체(30)가 채워져 있어, 열분해 챔버(10) 내에 불가피하게 외부 공기(산소)가 유입되더라도 유동성의 열전달 액체(30)가 외부 공기를 차단하는 차단벽을 형성하여, 외부 공기가 열분해로(20)(20a~20c)에 유입되거나 접촉되지 않는다. 이에 따라, 열분해로(20)(20a~20c)에서 생성된 유증기와 외부 공기(산소)의 접촉에 의한 화재나 폭발의 위험성이 없어, 적어도 유증기의 누수에 의한 안전성을 확보할 수 있다.
상기 열전달 액체(30)는 200℃ 이상, 또는 250℃ 이상의 온도를 가지는 유동성의 고온 액체로부터 선택될 수 있다. 상기 열전달 액체(30)는, 예를 들어 약 250℃ ~ 600℃의 온도를 가질 수 있으며, 폐수지의 종류에 따라서 약 600℃ 이상, 약 700℃ 이상, 또는 약 800℃ 이상의 온도를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 열전달 액체(30)는 소정의 점도(점성)를 가지는 점성액을 사용할 수 있다. 상기 열전달 액체(30)로서 점성액을 사용하는 경우, 적어도 열전달 효율에 유리하다. 상기 열전달 액체(30)는, 예를 들어 5 CS(Centi Stokes) 이상의 점도를 가지는 점성액을 사용할 수 있으며, 구체적인 예를 들어 10 CS 이상, 20 CS 이상, 또는 50 CS 이상의 점도를 가지는 점성액을 사용할 수 있다. 상기 열전달 액체(30)는 열전달 효율과 함께 유동성(흐름성)을 고려하여, 예를 들어 10 ~ 1 x 106 CS의 점도, 20 ~ 5 x 105 CS의 점도, 또는 50 ~ 1 x 105 CS의 점도를 가지는 점성액을 사용할 수 있다. 본 발명에서, 점도는 25℃(또는 상온)에서 측정된 동점도이거나, 고온의 가지는 열전달 액체(30)의 해당 온도(고온)에서 측정된 동점도일 수 있다. 일례로, 열전달 액체(30)가 300℃의 온도로 열분해 챔버(10) 내로 공급되는 경우, 상기 300℃에서 측정된 동점도일 수 있다. 상기 열전달 액체(30)로서 위와 같은 점성액을 사용하는 경우, 열분해로(20)(20a~20c)의 표면에 최대한 밀착하면서 흐르게 되어 비점성액보다 적어도 열전달 효율이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 열전달 액체(30)는 열매체 오일, 저용융점 금속 용융액 및 무기염 용융액 등으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 열매체 오일은 고온의 액상 오일로서, 이는 가열(승온)에 의해 액상을 유지하는 고온 오일로부터 선택된다. 구체적으로, 상기 열매체 오일은 가열에 의해 기화되지 않고, 액상을 유지하면서도 약 200℃ 이상의 고온을 가지는 액상 오일로부터 선택된다. 상기 열매체 오일은, 예를 들어 실리콘 오일, 식물성 오일, 동물성 오일 및 일반 산업계에서 사용되는 열매체유(합성유 등) 등으로부터 선택될 수 있다. 이러한 열매체 오일은 가열에 의해, 예를 들어 약 300℃ 이상, 또는 350℃ 이상의 고온을 유지하면서도 액상을 가질 수 있다.
상기 저용융점 금속 용융액은 저용융점 금속을 용융한 고온 용융액으로서, 이는 열전달 효율이 높아 본 발명에 유용하게 사용될 수 있다. 상기 저용융점 금속은, 예를 들어 약 400℃ 이하의 용융점을 가지는 단일 금속 및/또는 합금으로부터 선택될 수 있다. 상기 저용융점 금속은, 구체적인 예를 들어 350℃ 이하, 320℃ 이하, 또는 300℃ 이하의 저용융점을 가지는 단일 금속 및/또는 합금으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 저용융점 금속은, 예를 들어 약 60℃ 이상, 약 70℃ 이상, 또는 120℃ 이상의 용융점을 가질 수 있다.
상기 저용융점 금속은, 예를 들어 Pb(납), Bi(비스무트), In(인듐), Sn(주석) 및/또는 Cd(카드뮴) 등의 저용융점 단일 금속이나, 상기 금속 원소들 중에서 적어도 하나를 포함하는 저용융점 합금 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 저용융점 합금으로는, 예를 들어 Bi-Pb-Sn-Cd 합금, Pb-In 합금, Pb-In-Sn 합금 및/또는 Pb-Sn 합금 등을 사용할 수 있다. 상기 Bi-Pb-Sn-Cd 합금은 각 금속 원소의 함량비율에 따라 약 60℃ ~ 70℃ 범위 내에서 융점을 가질 수 있다. 상기 Pb-In 합금은 각 금속 원소의 함량비율에 따라 약 120℃ ~ 250℃ 범위 내에서 융점을 가질 수 있다. 상기 Pb-In-Sn 합금은 각 금속 원소의 함량비율에 따라 약 120℃ ~ 300℃ 범위 내에서 융점을 가질 수 있다. 또한, 상기 Pb-Sn 합금은 각 금속 원소의 함량비율에 따라 약 120℃ ~ 400℃ 범위 내에서 융점을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 저용융점 단일 금속이나 합금은, 예를 들어 약 200℃ 이상의 열분해 공정, 또는 약 250℃ ~ 600℃의 열분해 공정에서 사용될 수 있으며, 경우에 따라서는 밀폐 조건에서 약 600℃ 이상, 약 700℃ 이상, 또는 약 800℃의 이상의 고온 열분해 공정에서도 유용하게 사용될 수 있다.
상기 무기염 용융액은 무기염을 용융한 고온 용융액으로서, 이는 상기 열분해 공정에서 고온 열분해 시에 사용될 수 있다. 상기 무기염은, 예를 들어 염화마그네슘, 염화칼슘 및/또는 염화나트륨(소금) 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 염화마그네슘은 약 710℃, 상기 염화칼슘은 약 770℃, 상기 염화나트륨(소금)은 약 800℃의 용융점을 갖는다. 이에 따라, 상기 무기염 용융액은 약 750℃ 이상, 약 800℃ 이상, 또는 약 820℃ 이상의 고온 열분해 공정에서 유용하게 사용될 수 있으며, 경우에 따라서는 밀폐 조건에서 약 850℃ 이상, 또는 약 900℃ 이상의 고온 열분해 공정에서도 사용될 수 있다.
한편, 상기 열전달 액체(30) 대신에 고온 기체(예를 들어, 열 공기 또는 열풍 등)를 고려해볼 수 있으나, 고온 기체는 고압에 의한 폭발 위험성이 있다. 또한, 고온 기체를 사용할 경우, 고압에 견딜 수 있도록 각 장치들(열분해 챔버(10) 및 공급라인(L20) 등)을 설계해야 하므로 장치 구성이 복잡해지고 비용이 많이 소요된다. 무엇보다, 고온 기체를 사용하는 경우, 열전달 효율이 떨어질 수 있다. 또한, 상기 열분해로(20)(20a~20c)에서 불가피하게 유증기의 누수가 발생되는 경우, 상기 유증기와 고온 기체(열 공기)의 접촉에 의해 화재나 폭발 위험성이 있다. 이에 반하여, 본 발명에 따라 유동성의 열전달 액체(30)를 사용(바람직하게는, 소정의 점도를 가지는 점성액을 사용)하는 경우, 상기 열전달 액체(30)는 무산소이므로 불가피하게 유증기와 접촉하더라도 화재나 폭발을 발생하지 않으며, 이는 또한 전술한 바와 같이 외부 공기의 유입을 차단하는 차단벽을 형성하여 유증기의 누수에 의한 안전성을 보장한다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 열분해로(20)(20a~20c)는 열전달 핀(fin)(23)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 복수의 각 열분해로(20)(20a~20c)는 열분해로 본체(22)의 외주면에 형성된 열전달 핀(23)을 포함할 수 있다. 상기 열전달 핀(23)은 유동성의 열전달 액체(30)와 접촉하여, 열전달 액체(30)와 열분해로(20)(20a~20c)의 접촉 면적을 증가시킨다. 이에 따라, 상기 열전달 핀(23)에 의해 열전달 액체(30)로부터 열분해로(20)(20a~20c)로 전달되는 열전달능이 향상될 수 있다. 상기 열전달 핀(23)은 내열성이면서 열전도성을 가지는 것으로부터 선택된다. 상기 열전달 핀(23)은, 예를 들어 금속재로서, 구체적인 예를 들어 Fe, Al 및 이들의 합금 등으로부터 선택될 수 있다. 아울러, 상기 열전달 핀(23)은 열분해로 본체(22)의 외주면에 복수개로 돌출 형성될 수 있으며, 이는 예를 들어 바늘(needle), 바(bar) 및/또는 평판(plate) 등의 다양한 형상과 조합을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 열전달 액체(30)는 순환될 수 있다. 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 유화장치는, 상기 열분해 챔버(10)로부터 토출된 열전달 액체(30)를 순환시키기 위한 열전달 액체 순환라인(L30)과, 상기 열전달 액체 순환라인(L30)으로부터 유입된 열전달 액체(30)를 승온시켜 상기 열분해 챔버(10)에 공급하는 열전달 액체 승온 공급부(300)를 더 포함할 수 있다. 상기 열전달 액체(30)는 열분해 과정에서 열분해로(20)(20a~20c)에 열을 빼앗겨 온도가 점점 낮아지게 되고, 이 경우 열분해 효율이 떨어질 수 있다. 이에, 상기 열전달 액체 순환라인(L30)과 열전달 액체 승온 공급부(300)를 통해 열전달 액체(30)를 승온시켜 순환시킨다.
상기 열전달 액체 승온 공급부(300)는, 하나의 실시예에 따라서 상기 열전달 액체 순환라인(L30)으로부터 유입된 열전달 액체(30)를 승온(가열)시키는 승온 유닛(heating unit)(320)과, 상기 승온 유닛(320)에서 승온(가열)된 열전달 액체(30)를 열분해 챔버(10)에 공급하는 열전달 액체 공급라인(L20)과, 상기 열전달 액체(30)를 토출하기 위한 펌프(340)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 승온 유닛(320)은 열전달 액체 순환라인(L30)으로부터 유입된 열전달 액체(30)가 통과되면서 승온(가열)되는 승온 유닛 본체(322)와, 상기 승온 유닛 본체(322)에 유입된 열전달 액체(30)에 열을 가하여 승온시키는 승온 수단(324)을 포함할 수 있다. 상기 승온 수단(324)은 열전달 액체(30)에 열을 가할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 버너(보일러), 전기 히터, 고주파 유도열 발생기 및/또는 플라즈마 열 발생기 등으로부터 선택될 수 있다.
상기 열전달 액체 공급라인(L20)은 승온 유닛(320)과 열분해 유닛(100)의 사이에 설치되어, 상기 열분해 유닛(100)을 구성하는 열분해 챔버(10)에 적정 온도의 열전달 액체(30)를 공급한다. 이때, 상기 열전달 액체 공급라인(L20)은 열분해 챔버(10)의 하단에 연결되어 열전달 액체(30)를 상향 흐름으로 공급할 수 있다. 또한, 상기 열전달 액체 순환라인(L30)은 승온 유닛(320)과 열분해 유닛(100)의 사이에 설치되어, 상기 열분해 유닛(100)의 열분해 챔버(10)로부터 토출된 열전달 액체(30)를 승온 유닛(320)에 공급하여 순환시킨다. 이때, 상기 열전달 액체 순환라인(L30)은 열분해 챔버(10)의 상단에 연결될 수 있다.
상기 펌프(340)는 열전달 액체(30)를 토출하기 위한 것으로서, 이는 상기 열전달 액체 공급라인(L20) 및/또는 열전달 액체 순환라인(L30) 상에 1개 이상 설치될 수 있다. 도 4에서는 열전달 액체 공급라인(L20) 상에 설치된 펌프(340)를 예시하였다. 상기 펌프(340)는 각종 산업분야에서 유체의 흡입/토출을 위해 사용되는 펌프(예를 들어, 기어펌프 등)로부터 선택될 수 있다. 상기 펌프(340)는 통상의 범용적인 제품으로서, 전기에 의해 구동되는 모터(342)와, 상기 모터(342)의 구동력(회전력)으로 열전달 액체(30)를 토출하는 펌핑부(344)를 갖는다.
따라서 상기 열전달 액체(30)는 열분해 챔버(10)로부터 토출된 후, 열전달 액체 순환라인(L30)을 따라 승온 유닛(320)에 공급되어 승온(가열)되고, 펌프(340)의 토출력에 의해 열전달 액체 공급라인(L20)을 따라 열분해 챔버(10)로 공급되어 순환된다. 이러한 순환을 통해 열분해 공정을 진행하는 경우, 적어도 열전달 액체(30)를 계속하여 사용할 수 있고, 상기 열전달 액체(30)는 순환, 가열에 의해 적정 온도를 유지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 열전달 액체 승온 공급부(300)는 열전달 방지 유닛(350)을 더 포함할 수 있다. 상기 열전달 방지 유닛(350)은 모터(342)와 펌핑부(344)의 사이에 설치된다. 상기 열전달 액체(30)가 펌핑부(344)를 통해 토출되어 계속하여 순환 공급되는 과정에서, 상기 열전달 액체(30)의 열이 모터(342)로 전달되어 축적될 수 있다. 축적된 과량의 열은 모터(342)에 악영향(수명 단축 등)을 끼칠 수 있다. 이에, 상기 모터(342)와 펌핑부(344)의 사이에 열전달 방지 유닛(350)을 설치하여, 상기 열전달 액체(30)의 열이 모터(342)로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 상기 열전달 방지 유닛(350)은 단열(열 차단) 및/또는 냉각 등의 기능을 가지는 것을 사용할 수 있다. 상기 열전달 방지 유닛(350)은, 예를 들어 단열재, 냉각팬 및/또는 냉각 매체 흐름라인 등으로부터 선택될 수 있으며, 상기 냉각 매체는 냉각수나 냉각 오일 등을 예로 들 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 열전달 액체 승온 공급부(300)는 열전달 액체(30)의 공급 유량을 조절하는 공급 유량 조절 밸브(도시하지 않음), 및/또는 상기 열전달 액체(30)를 저장하는 열전달 액체 저장조(도시하지 않음) 등을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 열전달 액체 저장조는 열전달 액체(30)의 공급량을 보충하기 위해 사용될 수 있다. 상기 공급 유량 조절 밸브는 열전달 액체 순환라인(L30) 상에 설치될 수 있다. 또한, 상기 열전달 액체 저장조는 열전달 액체 공급라인(L20) 및/또는 열전달 액체 순환라인(L30) 상에 설치되거나, 상기 승온 유닛(320)의 일측에 설치될 수 있다.
[2] 응축 공정
상기 열분해로(20)(20a~20c)에서 생성된 유증기를 응축기(200)로 공급하여, 상기 응축기(200)를 통해 응축(냉각)시키는 유증기 응축 공정을 진행한다. 상기 응축기(200)는 유증기 흐름라인(L10)을 따라 유입된 유증기를 응축(냉각)시켜 액상의 응축물을 생성할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 도 3을 참고하면, 상기 응축기(200)는, 예를 들어 유증기가 유입되어 응축되는 응축기 본체(220)와, 상기 응축기 본체(220) 내부에 설치된 열교환 라인(240)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 열교환 라인(240)에는 냉각수나 냉매가 순환될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 유화장치를 강변이나 해안가(바다)에 설치한 경우, 상기 열교환 라인(240)을 통해 순환되는 냉각수는 강물이나 바닷물이 사용될 수 있으며, 이들은 흡입펌프에 의해 순환될 수 있다.
상기 응축기(200)에서 생성된 응축물은 재생유와 미량의 수분을 포함하며, 이는 유수 분리기(400)로 공급된다. 또한, 상기 응축기(200)에서 응축되지 않은 비응축 가스는 별도로 분리되며, 이는 통상의 처리 공정에 따른다. 상기 비응축 가스는, 예를 들어 폐가스 저장/처리조(도시하지 않음)로 공급되어 저장되거나 처리될 수 있다.
[3] 유수 분리 공정
상기 응축기(200)에서 생성된 응축물을 유수 분리기(400)에 공급하여, 상기 응축물로부터 재생유를 분리한다. 상기 응축물은 응축물 흐름라인(L40)을 따라 응축기(200)에서 유수 분리기(400)로 공급될 수 있다. 상기 유수 분리기(400)에서는 재생유와 수분을 포함하는 응축물로부터 재생유를 분리 회수한다. 상기 유수 분리기(400)는 응축물로부터 재생유를 분리할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 상기 유수 분리기(400)에서 분리된 재생유는, 필요에 따라 정제기(도시하지 않음)로 공급되어 정제될 수 있다. 또한, 상기 유수 분리기(400)에서 분리된 수분 등의 폐수는 폐수 저장/처리조(도시하지 않음)로 공급되어 저장되거나 처리될 수 있다.
[4] 정제 공정
상기 유수 분리기(400)에서 분리된 재생유는 정제기(도시하지 않음)로 공급하여 정제할 수 있다. 본 정제 공정은 불순물 제거 공정 및/또는 정류 공정을 포함할 수 있다. 이러한 정제 공정을 통해 불순물이 제거된 고순도의 재생유가 생산되거나, 및/또는 등급별로 분리된 고순도의 재생유가 생산될 수 있다. 상기 정제기는 재생유에 포함된 미량의 불순물을 제거하기 위한 정화 설비(예를 들어, 흡착탑 등), 및/또는 재생유를 분별 증류하여 등급별로 분리하는 정류 설비(예를 들어, 증류탑 등) 등을 포함할 수 있다.
하나의 실시예에 따라서, 상기 정제기는 분별 증류탑을 포함하여, 유수 분리기(400)로부터 유입된 재생유를 비점에 따라 분별 증류하여 정류할 수 있다. 이때, 상기 정제기는 재생유를 분별 증류하여, 예를 들어 석유 가스급(메탄 및 에탄 등), 휘발유급(나프타, 크실렌 등), 경유급, 등유급 및/또는 벙커유급 등의 등급별 연료유로 분리할 수 있다. 또한, 상기 정제기에서 정제(정류)된 재생유는, 예를 들어 액화되어 저장/출하될 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 라인들(40)(L10~L40)은, 유체(액체나 기체)가 통과될 수 있는 유로를 제공할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 라인들(40)(L10~L40)은, 예를 들어 금속재, 합성수지재 및/또는 세라믹재 등으로부터 선택된 재질의 배관으로 구성될 수 있다. 상기 라인들(40)(L10~L40)은 내열성으로서, 경질 및/또는 플렉시블(flexible)한 것을 포함한다. 또한, 본 발명에서 상기 라인들(40)(L10~L40), 장치요소들(100~400) 및 각 장치요소들(10)(20)(22)(30)(40) 간을 연결하는 배관 등의 구성요소에는 밸브, 펌프, 압력계, 유량계, 온도계, 액위계 및/또는 제어기 등이 설치될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 적어도 다음과 같은 기술적 작용 효과를 갖는다.
먼저, 본 발명에 따르면, 폐수지가 관 흐름식(Tubular Flow type)의 복수개의 열분해로(20)(20a~20c)를 순차적/연속적으로 이송되면서 열분해되어 유증기(재생유)의 생성율이 향상될 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 폐수지가 유동성의 열전달 액체(30)를 통해 간접적으로 균일하게 가열되어, 적어도 열전달 효율이 높고 폭발 위험이 방지될 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 폐수지를 유화시켜 유용한 자원으로 재활용하되, 적어도 열분해 공정의 안전성을 확보하고 열분해 공정의 소요 시간 및 에너지를 절감할 수 있다.
10 : 열분해 챔버 20 : 열분해로
22 : 열분해 본체 24 : 이송부재
25 : 연결관 30 : 열전달 액체
40 : 유증기 배출라인 100 : 열분해 유닛
120 : 슬러지 처리부 125 : 슬러지 배출관
130 : 기밀부재 140 : 기밀 수단
200 : 응축기 300 : 열전달 액체 승온 공급부
400 : 유수 분리기 L10 : 유증기 흐름라인
L20 : 열전달 액체 공급라인 L30 : 열전달 액체 순환라인
22 : 열분해 본체 24 : 이송부재
25 : 연결관 30 : 열전달 액체
40 : 유증기 배출라인 100 : 열분해 유닛
120 : 슬러지 처리부 125 : 슬러지 배출관
130 : 기밀부재 140 : 기밀 수단
200 : 응축기 300 : 열전달 액체 승온 공급부
400 : 유수 분리기 L10 : 유증기 흐름라인
L20 : 열전달 액체 공급라인 L30 : 열전달 액체 순환라인
Claims (10)
- 열분해 챔버(10);
상기 열분해 챔버(10) 내에 설치되고, 폐수지를 열분해시켜 유증기를 생성하는 복수의 열분해로(20)(20a~20c);
상기 열분해로(20)(20a~20c)에 열을 공급하는 가열 수단; 및
상기 열분해로(20)(20a~20c)에서 생성된 유증기를 응축시켜 응축물을 생성하는 응축기(200)를 포함하고,
상기 복수의 각 열분해로(20)(20a~20c)는,
폐수지가 유입되어 유증기가 생성되는 관형의 열분해로 본체(22); 및
상기 열분해로 본체(22)의 내부에 설치되고, 상기 열분해로 본체(22)의 내부로 유입된 폐수지를 이송시키는 이송부재(24)를 포함하며,
상기 폐수지는 복수의 열분해로(20)(20a~20c)를 순차적으로 통과하면서 열분해되고,
상기 복수의 열분해로(20)(20a~20c)는 열분해 챔버(10) 내에 상하로 배열 설치되되, 상측에서부터 하측에 설치된 것일수록 점차 작아지는 종단면적을 가지며,
상기 복수의 열분해로(20)(20a~20c)를 구성하는 이송부재(24)는 상측에서부터 하측에 설치된 것일수록 점차 빨라지는 이송속도로 폐수지를 이송시키는 것을 특징으로 하는 폐수지 유화장치.
- 제1항에 있어서,
상기 가열 수단은 열분해로(20)(20a~20c)의 외주면과 접촉하면서 흐르는 유동성의 열전달 액체(30)이고,
상기 유동성의 열전달 액체(30)는 5 CS(Centi Stokes) 이상의 점도를 가지는 점성액이며,
상기 복수의 열분해로(20)(20a~20c)는,
상기 열분해 챔버(10) 내부의 맨 위쪽에 설치된 제1열분해로(20)(20a)와,
상기 제1열분해로(20)(20a)의 하측에 설치된 제2열분해로(20)(20b)와,
상기 제2열분해로(20)(20b)의 하측에 설치된 제3열분해로(20)(20c)를 포함하고,
D1 > D2 > D3(여기서, D1은 제1열분해로(20)(20a)를 구성하는 열분해로 본체(22)의 내경이고, D2는 제2열분해로(20)(20b)를 구성하는 열분해로 본체(22)의 내경이며, D3은 제3열분해로(20)(20c)를 구성하는 열분해로 본체(22)의 내경이다.)이며,
R1 < R2 < R3(여기서, R1은 제1열분해로(20)(20a)를 구성하는 이송부재(24)의 회전속도이고, R2는 제2열분해로(20)(20b)를 구성하는 이송부재(24)의 회전속도이며, R3는 제3열분해로(20)(20c)를 구성하는 이송부재(24)의 회전속도이다.)인 것을 특징으로 하는 폐수지 유화장치.
- 제1항에 있어서,
상기 가열 수단은 열분해로(20)(20a~20c)의 외주면과 접촉하면서 흐르는 유동성의 열전달 액체(30)이고,
상기 유동성의 열전달 액체(30)는 400℃ 이하의 용융점을 가지는 저용융점 금속을 용융한 저용융점 금속 용융액이며,
상기 저용융점 금속은 Bi-Pb-Sn-Cd 합금, Pb-In 합금, Pb-In-Sn 합금 또는 Pb-Sn 합금으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폐수지 유화장치.
- 삭제
- 삭제
- 유동성의 열전달 액체(30)를 이용하여 폐수지를 열분해시켜 유증기를 생성하는 열분해 유닛(100)과,
상기 열분해 유닛(100)에서 생성된 유증기를 응축시켜 응축물을 생성하는 응축기(200)를 포함하고,
상기 열분해 유닛(100)은,
열분해 챔버(10);
상기 열분해 챔버(10) 내에 설치되고, 폐수지를 열분해시켜 유증기를 생성하는 복수의 열분해로(20)(20a~20c);
상기 열분해 챔버(10)의 내부를 흐르면서 열분해로(20)(20a~20c)의 외주면과 접촉하여 열분해로(20)(20a~20c)에 열을 공급하는 유동성의 열전달 액체(30); 및
상기 열분해로(20)(20a~20c)에 설치되고, 상기 열분해로(20)(20a~20c)에서 생성된 유증기를 배출하여 응축기(200)로 공급하기 위한 유증기 배출라인(40)을 포함하며,
상기 복수의 각 열분해로(20)(20a~20c)는,
폐수지가 유입되어 유증기가 생성되는 관형의 열분해로 본체(22); 및
상기 열분해로 본체(22)의 내부에 설치되고, 상기 열분해로 본체(22)의 내부로 유입된 폐수지를 이송시키는 이송부재(24)를 포함하며,
상기 폐수지는 복수의 열분해로(20)(20a~20c)를 순차적으로 통과하면서 열분해되고,
상기 복수의 열분해로(20)(20a~20c)는 열분해 챔버(10) 내에 상하로 배열 설치되되, 상측에서부터 하측에 설치된 것일수록 점차 작아지는 종단면적을 가지며,
상기 복수의 열분해로(20)(20a~20c)를 구성하는 이송부재(24)는 상측에서부터 하측에 설치된 것일수록 점차 빨라지는 이송속도로 폐수지를 이송시키는 것을 특징으로 하는 폐수지 유화장치.
- 제6항에서 있어서,
상기 열분해 유닛(100)은,
상기 폐수지가 유입되는 유입관(102);
상기 유입관(102)과 연통되고, 상기 열분해 챔버(10) 내에 상하로 설치된 복수의 열분해로(20)(20a~20c);
상기 열분해 챔버(10) 내에 설치되고, 상기 복수의 열분해로(20)(20a~20c)를 연결하는 연결관(25)(25a)25b);
상기 복수의 열분해로(20)(20a~20c) 중에서 맨 하측에 설치된 열분해로(20)(20a~20c)와 연결되고, 상기 열분해로(20)(20a~20c)에서 발생된 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관(125);
상기 열분해 챔버(10)의 외부에 설치되고, 상기 슬러지 배출관(125)으로부터 공급된 슬러지를 처리하는 슬러지 처리부(120);
상기 유입관(102) 및 슬러지 배출관(125)에 설치되고, 외부 공기나 유증기의 출입을 방지하기 위한 기밀부재(130)(130a)(130b); 및
상기 열분해로(20)(20a~20c)의 양측에 설치되고, 외부 공기나 유증기의 출입을 방지하기 위한 기밀 수단(140)을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수지 유화장치.
- 삭제
- 제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 유동성의 열전달 액체(30)는 열매체 오일, 저용융점 금속 용융액 및 무기염 용융액으로부터 선택된 하나 이상을 포함하고,
상기 유동성의 열전달 액체(30)는 순환되는 것을 특징으로 하는 폐수지 유화장치.
- 제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 폐수지 유화장치는,
상기 열분해 챔버(10)로부터 토출된 유동성의 열전달 액체(30)를 순환시키기 위한 열전달 액체 순환라인(L30); 및
상기 열전달 액체 순환라인(L30)으로부터 유입된 유동성의 열전달 액체(30)를 승온시켜 상기 열분해 챔버(10)에 공급하는 열전달 액체 승온 공급부(300)를 포함하고,
상기 열전달 액체 승온 공급부(300)는,
상기 열전달 액체 순환라인(L30)으로부터 유입된 열전달 액체(30)를 승온시키는 승온 유닛(320);
상기 승온 유닛(320)과 열분해 유닛(100)의 사이에 설치되고, 상기 승온 유닛(320)에서 승온된 열전달 액체(30)를 열분해 챔버(10)에 공급하는 열전달 액체 공급라인(L20);
상기 열전달 액체 공급라인(L20) 상에 설치되고, 전기에 의해 구동되는 모터(342)와, 상기 모터(342)의 구동력으로 열전달 액체(30)를 토출하는 펌핑부(344)를 가지는 펌프(340); 및
상기 모터(342)와 펌핑부(344)의 사이에 설치되고, 상기 열전달 액체(30)의 열이 모터(342)로 전달되는 것을 방지하는 열전달 방지 유닛(350)을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수지 유화장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020220169478A KR102628903B1 (ko) | 2022-12-07 | 2022-12-07 | 폐수지 유화장치 |
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| KR102628903B1 true KR102628903B1 (ko) | 2024-01-25 |
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| KR1020220169478A KR102628903B1 (ko) | 2022-12-07 | 2022-12-07 | 폐수지 유화장치 |
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