KR102881521B1 - High-purity (hydrogen maximization) gasification production system for pyrolysis gas reforming of waste plastics containing large amounts of PVC using steam plasma gasification melt reforming Device - Google Patents

High-purity (hydrogen maximization) gasification production system for pyrolysis gas reforming of waste plastics containing large amounts of PVC using steam plasma gasification melt reforming Device

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Abstract

본 발명은, 폐 PVC를 포함하는 폐플라스틱 폐기물인 소재를 수용하여 압축하는 투입장치와; 상기 투입장치로부터 수용되는 상기 소재를 열풍으로 간접 가열 가능하게 마련된 이송가열건조기와; 상기 이송가열건조기에서 이송된 소재를 수용하여 수직으로 이송하면서 열풍의 간접 가열에 의하여 용융되어 슬러리 상태를 유지 가능하게 마련된 용융기와; 상기 용융기에서 이송된 소재를 간접 가열시키는 열풍과 직접 가열시키는 스팀에 의하여 가열되고 열풍의 흐름과 소재의 이송 방향은 동일하며 고온의 열에 의하여 액상 상태의 소재 중의 염소 내지 염화수소가 분리되어 제거 가능하게 마련된 열분해탈염소기와; 상기 열분해탈염소기에서 이송된 소재를 상기 열분해탈염소기의 온도보다 높은 온도로 가열하여 열분해하여 수소를 포함하는 가스를 분리하는 열분해가스발생기와; 상기 열분해가스발생기에서 이송되는 잔류탄소와 불연분을 가스화 및 용융슬래그화하고, 상기 열분해가스발생기에서 발생된 가스에 함유된 탄소 또는 타르를 포함하는 고분자 불순물을 제거 가능하게 상기 열분해가스발생기의 하류에 마련된 스팀플라즈마가스화 용융개질장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에, 본 발명에 따르면, PVC를 포함하는 가연성 폐플라스틱 등으로 이루어진 폐연료 (생활, 산업, 폐플라스틱, 지정폐기물 등의 가연성폐기물, 또는 혼합 폐플라스틱)로 활용할 수 있는 가연성 폐기물 중에 함유된 염소 성분을 상압과 고른 온도 조건을 유지하여 효율이 향상된 열분해 조건을 통해 제거하고 열분해 과정에서 형성된 고정탄소, 타르 등의 불순물을 스팀플라즈마가스화 용융으로 분해한 후의 정제된 고순도 합성가스를 수소 생산 등의 월료로 이용할 수 있으며 장치를 컴팩트화 할 수 있고 수소 발생량을 증대시켜 고부가가치의 합성가스 원료를 생산할 수 있다.
The present invention comprises: an input device for receiving and compressing a material that is waste plastic waste including waste PVC; a transfer heating dryer that is configured to indirectly heat the material received from the input device with hot air; a melter that is configured to receive the material transferred from the transfer heating dryer and vertically transport it, melt it by indirect heating of the hot air and maintain it in a slurry state; a pyrolysis dechlorinator that is heated by hot air that indirectly heats the material transferred from the melter and steam that directly heats it, the flow of the hot air and the direction of transport of the material are the same, and is configured to separate and remove chlorine or hydrogen chloride in the material in a liquid state by high temperature heat; a pyrolysis gas generator that heats the material transferred from the pyrolysis dechlorinator to a temperature higher than the temperature of the pyrolysis dechlorinator and thermally decomposes it to separate a gas containing hydrogen; It is characterized by including a steam plasma gasification melting reforming device provided downstream of the pyrolysis gas generator, which gasifies and melts slags residual carbon and incombustible matter transferred from the pyrolysis gas generator, and removes polymer impurities including carbon or tar contained in the gas generated from the pyrolysis gas generator.
Accordingly, according to the present invention, the chlorine component contained in the combustible waste that can be utilized as waste fuel (combustible waste such as household, industrial, waste plastic, designated waste, or mixed waste plastic) made of combustible waste plastic including PVC is removed through thermal decomposition conditions with improved efficiency by maintaining atmospheric pressure and constant temperature conditions, and the purified high-purity synthesis gas after decomposing the impurities such as fixed carbon and tar formed in the thermal decomposition process through steam plasma gasification melting can be utilized as a monthly fuel for hydrogen production, etc., and the device can be made compact and the amount of hydrogen generated can be increased to produce a high value-added synthesis gas raw material.

Description

스팀플라즈마가스화 용융개질장치를 갖는 PVC 다량 함유 폐플라스틱 열분해 가스 개질 고순도(수소 극대화) 원료 생산 시스템 {High-purity (hydrogen maximization) gasification production system for pyrolysis gas reforming of waste plastics containing large amounts of PVC using steam plasma gasification melt reforming Device}High-purity (hydrogen maximization) gasification production system for pyrolysis gas reforming of waste plastics containing large amounts of PVC using steam plasma gasification melt reforming device

본 발명은, 스팀플라즈마가스화 용융개질장치를 갖는 PVC 다량 함유 폐플라스틱 열분해 가스 개질 고순도(수소 극대화) 원료 생산 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 다량의 PVC가 함유(2wt% 이상이 포함되어 재생연료로 사용할 수 없는 경우)된 가연성 폐플라스틱 등의 폐연료 (생활, 산업, 폐플라스틱, 지정폐기물 등의 가연성폐기물, 또는 혼합 폐플라스틱)로 활용할 수 있는 가연성 폐기물 중의 염소성분을 열분해하여 효율적으로 제거하고 열분해 등에 의하여 생성(잔류)하는 탄소는 스팀플라즈마가스화 용융 및 개질 과정을 활용하여 합성가스(CO)를 더 발생시킬 수 있고 저온 열분해가스에 포함된 고분자 타르 등은 완전히 분해되고 동시에 수소(H2) 생산율을 증대시키고 고부가가치의 합성가스 원료를 생산할 수 있도록 구조를 개선한 스팀플라즈마가스화 용융개질장치를 갖는 PVC 다량 함유 폐플라스틱 열분해 가스 개질 고순도(수소 극대화) 원료 생산 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a high-purity (hydrogen maximization) raw material production system for PVC-rich waste plastic pyrolysis gas reforming having a steam plasma gasification melting reformer, and more specifically, to a high-purity (hydrogen maximization) raw material production system for PVC-rich waste plastic pyrolysis gas reforming having a steam plasma gasification melting reformer, which has an improved structure so that chlorine components in combustible waste that can be used as waste fuel (combustible waste such as household, industrial, waste plastic, designated waste, or mixed waste plastic) containing a large amount of PVC (when it contains 2 wt% or more and cannot be used as a renewable fuel) are efficiently removed by pyrolysis, and carbon generated (residual) by pyrolysis, etc. can further generate synthesis gas (CO) by utilizing a steam plasma gasification melting and reforming process, and polymer tar, etc. contained in low-temperature pyrolysis gas is completely decomposed, and at the same time, hydrogen (H 2 ) production rate is increased and a high value-added synthesis gas raw material can be produced.

사람들이 생활하는 과정, 산업 생산 활동, 의료산업 등의 모든 분야에서 생산적인 활동을 한 이후에 불필요한 쓰레기 내지 폐기물이 발생하게 된다.In all areas, including the way people live, industrial production, and the medical industry, unnecessary waste or waste is generated after productive activities.

이러한 폐기물을 처리하는 방법에는 땅 속에 묻은 후 땅속에서 쓰레기 등이 분해되면서 서서히 안정화되는 매립, 높은 온도에서 태워 부피를 줄이고 이 과정에서 발생하는 열을 활용할 수 있는 소각, 필요로 하는 쓰레기 등을 분리하여 재사용하거나 재활용, 육지로부터 다소 떨어진 해양에 분뇨 등을 배출하는 방법을 포함하는 다양한 방법들이 있다. 이러한 방법 중에서 특히 해양에 분뇨를 배출하는 등의 방법은 국제적으로 금지하고 있는 추세이다.There are various methods for handling this waste, including landfilling, where waste slowly stabilizes as it decomposes; incineration, which burns at high temperatures to reduce its volume and utilizes the heat generated; separating waste for reuse or recycling; and discharging waste and other waste into the ocean, some distance from land. Among these methods, ocean discharge is increasingly being banned internationally.

요즘 폐플라스틱의 처리 문제로 지구환경 오염이 심각하나, 폐플라스틱을 연료화 하는 방법에서는 폐플라스틱이 연소하는 과정에서 발생하는 열 내지 가스 등을 이용하고 있다. These days, the problem of waste plastic disposal is causing serious environmental pollution, but the method of converting waste plastic into fuel utilizes the heat and gas generated during the combustion process of waste plastic.

이러한 폐플라스틱의 에너지화는 화석연료를 대체하고 폐기물 매립으로부터 생성되는 메탄가스 발생량을 줄여 메탄가스(바이오가스)의 높은 지구온난화지수(이산화탄소의 21배)로 인한 기후변화에 대응할 수 있는 수단이나 탄산가스나 미세분진 등 2차 지구 오염을 시키는 문제가 있다. This energy conversion of waste plastics can replace fossil fuels and reduce the amount of methane gas generated from landfill waste, which can help address climate change due to the high global warming potential of methane gas (biogas) (21 times that of carbon dioxide). However, it also causes secondary global pollution such as carbon dioxide and fine dust.

이에, 선진국에서는 가연성폐기물의 고형연료화(RDF, Refuse-derived Fuel)와 유기성 폐기물의 바이오가스화 등 폐기물 에너지화로 온실가스를 감축하려는 노력이 활발하다.Accordingly, in developed countries, efforts are actively being made to reduce greenhouse gases through waste-to-energy conversion, such as converting combustible waste into solid fuel (RDF, Refuse-derived Fuel) and organic waste into biogas.

이러한 추세에 발맞추어 국내에서도 관련 기술이 제안되고 있으며, 본 발명자도 참고문헌 등을 포함하여 관련 분야에서 다수의 기술을 제안하여 왔고, 현재도 다양한 분야에서 제안을 하고 있다. In line with this trend, related technologies are being proposed domestically as well, and the inventor of the present invention has proposed numerous technologies in related fields, including references, and is currently making proposals in various fields.

폐기물 중 유기성 폐연료(바이오매스, 생활, 산업, 폐플라스틱 등)로 활용할 수 있는 가연성 재생(고형화 하지 않은 것 및 액상도 포함) 연료를 열분해 내지 소각하는 과정에서 발생하는 열을 활용하여 전력을 생산하는 기술도 제안되었다. 현재 적용되고 있는 대부분의 방법은 열분해 등의 과정에서 발생되는 열을 이용하여 스팀을 생산하고 생산된 스팀을 활용하여 스팀 터빈을 가동시켜 전력을 얻는 것이다.A technology has also been proposed to generate electricity by utilizing the heat generated during the pyrolysis or incineration of combustible renewable fuels (including unsolidified and liquid) that can be utilized as organic waste fuels (e.g., biomass, household, industrial, and plastic waste). Most current methods utilize the heat generated during pyrolysis and other processes to produce steam, which is then used to power a steam turbine to generate electricity.

그러나, 종래기술은 이러한 가연성 재생 연료를 소각하는 과정에서 발생하는 다이옥신을 포함하는 여러 가지 유독 가스는 물론 미세 분진이 다량 발생하여 대기오염을 가중시키고 효율이 낮아 생산단위 전력 당 CO2 발생량이 많아 지구 온난화를 가중시키는 문제점을 갖는다.However, the conventional technology has the problem of generating a large amount of fine dust as well as various toxic gases including dioxin during the process of incinerating such combustible renewable fuel, which aggravates air pollution, and has low efficiency, which increases the amount of CO2 generated per unit of electricity produced, thereby aggravating global warming.

이에, 연소하는 과정에서 완전 연소를 유도하는 1차로 열분해가스화 하여 가스연소를 통해 발생한 가스로부터 발생한 열을 회수하여 스팀 발전 등으로 재활용하였다. Accordingly, the heat generated from the gas generated through gas combustion was recovered by first pyrolysis gasification to induce complete combustion during the combustion process and reused for steam power generation, etc.

그리고, 근래에 와서는 그 기술이 진일보하여 가연성 재생연료를 열분해 또는 가스화 하여 청정원료(액상, 가스-기상)를 생산하고 그 원료를 재활용하는 것이 효율적이고 친환경적으로 매우 바람직하다.And, in recent years, the technology has advanced to the point where it is highly desirable to produce clean raw materials (liquid, gas-gas) by pyrolyzing or gasifying combustible renewable fuels and recycle the raw materials, which is efficient and environmentally friendly.

그러나 이러한 폐기물 또는 재생연료 중에는 다량의 PVC가 함유되어 있고 현재 재생연료(SRF)의 기준은 염소함량이 최대 2wt%이다. 그러므로 2wt% 이상 염소가 함유된 폐기물의 경우 재생연료로 재사용이 불가하며 2% 이하로 염소가 함유되도록 PVC를 제거하여야만 된다. 그리고 PVC가 다량 함유된 폐플라스틱은 가스나 액상원료는 환경오염문제를 가중시키고 장치의 부식 등을 초래하므로 사용하는데 문제가 많다. However, these wastes or recycled fuels often contain large amounts of PVC, and the current standard for recycled fuel (SRF) is a maximum chlorine content of 2 wt%. Therefore, waste with a chlorine content exceeding 2 wt% cannot be reused as recycled fuel. The PVC must be removed to reduce the chlorine content to 2% or less. Furthermore, waste plastics containing large amounts of PVC pose significant challenges when used as gas or liquid raw materials, as they exacerbate environmental pollution and contribute to equipment corrosion.

또한 폐플라스틱 재생연료는 종류가 다양하며 성분도 다양하고 여러 가지 첨가물들이 포함되어 있어 이를 제거하기에는 경제적으로 문제가 많다. 따라서, 재생연료 중에 포함된 불필요한 성분을 효과적으로 제거한 후 청정연료로 사용하는 것이 가장 바람직하다. 이와 같이 청정연료로 사용하기 위해서는 우선 염소성분을 효과적으로 제거하는 것이 아주 중요하다. Furthermore, recycled plastic fuels are diverse in type, composition, and additives, making their removal economically problematic. Therefore, it's best to effectively remove unnecessary components from recycled fuels before using them as clean fuels. To achieve this clean fuel use, effectively removing chlorine is crucial.

현재 문헌을 살펴보면 폐 PVC 중의 염소는 180℃부터 분리되고 350℃ 정도에서 거의 모든 염소가 염화수소로 분리된다. 아울러 낮은 온도에서는 분리 효율이 아주 낮은 반면 높은 온도에서는 유기성분이 분리되어 염소와 혼합되어 배출되는 문제가 있다.Current literature indicates that chlorine in waste PVC is separated from 180°C and above, and nearly all of it is separated into hydrogen chloride at around 350°C. Furthermore, at low temperatures, separation efficiency is very low, while at high temperatures, organic components are separated and discharged mixed with chlorine.

이러한 문제점을 보완하여 보다 낮은 온도(300℃이하)에서 염소 성분만을 효율적으로 분리배출 하기 위해서는 열분해 장치에 몇 가지 추가 보완하는 것이 바람직하다. 이러한 장치는 보다 낮은 온도에서 효과적으로 염소를 고효율로 분리하여 재활용 원료의 경제적 가치를 증가시키고 환경오염을 최소화시키며 저렴한 에너지를 사용할 수 있어 경제적 가치를 높이고 발생 되는 고농도의 염화수소를 경제적으로 재활용할 수 있는 장점이 있다.To address these issues and efficiently separate and discharge only the chlorine component at lower temperatures (below 300℃), it is desirable to incorporate several additional improvements to the pyrolysis device. Such a device effectively separates chlorine at lower temperatures, thereby increasing the economic value of recycled raw materials, minimizing environmental pollution, and enabling the use of inexpensive energy, thereby increasing economic value. Furthermore, it allows for the economical recycling of the generated high-concentration hydrogen chloride.

한편, 폐연료를 열분해 가스화하는 과정에서 발생하는 타르나 미세한 고정탄소를 열량이 높은 가스인(질소는 공기 플라즈마 또는 공기를 이용한 가스화에서 발생되지만 산소나 스팀을 이용할 경우 전혀 발생되지 않음) H2와 CO 또는 CO2 로 효율적으로 분해하는 것이 더욱 바람직할 것이다.Meanwhile, it would be more desirable to efficiently decompose tar or fine fixed carbon generated during the process of pyrolysis and gasification of waste fuel into H2 and CO or CO2 , which are high-calorie gases (nitrogen is generated in gasification using air plasma or air, but is not generated at all when using oxygen or steam).

[참고문헌] [References]

등록특허공보 제10-0899185호 (2009.05.26. 공고)Patent Registration No. 10-0899185 (Published on May 26, 2009)

공개특허공보 제10-2010-0019316호 (2010.02.18. 공개)Patent Publication No. 10-2010-0019316 (published on February 18, 2010)

등록특허공보 제10-2334096호 (2021.12.03. 공고)Patent Publication No. 10-2334096 (Published on December 3, 2021)

등록특허공보 제10-1182485호 (2012.09.12. 공고)Patent Registration No. 10-1182485 (Published on September 12, 2012)

본 발명의 목적은, PVC를 포함하는 가연성 폐플라스틱 등으로 이루어진 폐연료 (생활, 산업, 폐플라스틱, 지정폐기물 등의 가연성폐기물, 또는 혼합 폐플라스틱)로 활용할 수 있는 가연성 폐기물 중에 함유된 염소 성분을 상압과 고른 온도 조건을 유지하여 효율이 향상된 열분해 조건을 통해 제거하고 열분해 과정에서 형성된 고정탄소, 타르 등의 불순물을 스팀플라즈마가스화 용융으로 분해한 후의 정제된 고순도 합성가스를 수소 생산 등의 원료로 이용할 수 있으며 장치를 컴팩트화 할 수 있고 수소 발생량을 증대시켜 고부가가치의 합성가스 원료를 생산하는 스팀플라즈마가스화 용융개질장치를 갖는 PVC 다량 함유 폐플라스틱 열분해 가스 개질 고순도(수소 극대화) 원료 생산 시스템을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a high-purity (hydrogen maximization) raw material production system for PVC-rich waste plastic pyrolysis gas reforming, which has a steam plasma gasification melting reforming device that removes chlorine components contained in combustible waste that can be utilized as waste fuel (combustible waste such as household, industrial, waste plastic, designated waste, or mixed waste plastic) made of combustible waste plastic including PVC through pyrolysis conditions with improved efficiency by maintaining atmospheric pressure and constant temperature conditions, and decomposes impurities such as fixed carbon and tar formed in the pyrolysis process through steam plasma gasification melting, and then uses the purified high-purity synthesis gas as a raw material for hydrogen production, etc., and which can compactize the device and increase the amount of hydrogen produced to produce a high-value-added synthesis gas raw material.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 폐연료가 열분해 가스화 된 후 정제 등의 공정을 거쳐 가스 엔진이나 터빈에 활용될 수 있고 또는 수소를 생산하여 안정된 품질을 갖는 정제된 합성가스 청정원료를 고효율로 생산할 수 있는 스팀플라즈마가스화 용융개질장치를 갖는 PVC 다량 함유 폐플라스틱 열분해 가스 개질 고순도(수소 극대화) 원료 생산 시스템을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a high-purity (hydrogen maximization) raw material production system for PVC-rich waste plastic pyrolysis gas reforming having a steam plasma gasification melting reforming device capable of producing a purified synthetic gas clean raw material with high efficiency by producing hydrogen after waste fuel is pyrolyzed and gasified and then undergoing a process such as purification to be used in a gas engine or turbine.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 열풍 순환 간접 가열식 열분해로의 장점을 접목할 수 있는 스팀플라즈마가스화 용융개질장치를 갖는 PVC 다량 함유 폐플라스틱 열분해 가스 개질 고순도(수소 극대화) 원료 생산 시스템을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a high-purity (hydrogen maximization) raw material production system for PVC-rich waste plastic pyrolysis gas reforming having a steam plasma gasification melting reforming device that can incorporate the advantages of a hot air circulation indirect heating pyrolysis furnace.

본 발명의 목적은, 스팀플라즈마가스화 용융개질장치를 갖는 폐플라스틱의 PVC에 포함된 염소(염화수소) 분리 제거 가스화 시스템에 있어서, 폐 PVC를 포함하는 폐플라스틱 폐기물인 소재를 수용하여 압축하는 투입장치와; 상기 투입장치로부터 수용되는 상기 소재를 열풍으로 간접 가열 가능하게 마련된 이송가열건조기와; 상기 이송가열건조기에서 이송된 소재를 수용하여 수직으로 이송하면서 열풍의 간접 가열에 의하여 용융되어 슬러리 상태를 유지 가능하게 마련된 용융기와; 상기 용융기에서 이송된 소재를 간접 가열시키는 열풍과 직접 가열시키는 스팀에 의하여 가열되고 열풍의 흐름과 소재의 이송 방향은 동일하여 탈염소 영역의 설정된 온도 범위에서 체류시간을 증대시키며 염소 내지 염화수소를 효율적으로 분리시키고 배출 가능하게 마련된 열분해탈염소기와; 상기 열분해탈염소기에서 이송된 소재를 상기 열분해탈염소기의 온도보다 높은 온도로 가열하여 열분해하여 수소를 포함하는 가스를 분리하는 열분해가스발생기와; 상기 열분해가스발생기에서 이송되는 잔류탄소와 불연분을 가스화 및 용융슬래그화하고, 상기 열분해가스발생기에서 발생된 가스에 함유된 탄소 또는 타르를 포함하는 고분자 불순물을 제거 가능하게 상기 열분해가스발생기의 하류에 마련된 스팀플라즈마가스화 용융개질장치; 포함하는 것을 특징으로 하는 원료 생산 시스템에 의하여 달성된다.The purpose of the present invention is to provide a gasification system for separating and removing chlorine (hydrogen chloride) contained in PVC of waste plastic having a steam plasma gasification melting reformer, comprising: an input device for receiving and compressing a material which is waste plastic waste including waste PVC; a transfer heating dryer which is provided to indirectly heat the material received from the input device with hot air; a melter which is provided to receive the material transferred from the transfer heating dryer and vertically transport it, melt it by indirect heating of the hot air and maintain it in a slurry state; a pyrolysis dechlorinator which is provided to heat the material transferred from the melter by hot air which indirectly heats it and steam which directly heats it, and the flow of the hot air and the direction of transport of the material are the same so as to increase the residence time within a set temperature range of a dechlorination region and to efficiently separate and discharge chlorine and hydrogen chloride; a pyrolysis gas generator which heats the material transferred from the pyrolysis dechlorinator to a temperature higher than the temperature of the pyrolysis dechlorinator and thermally decomposes it to separate a gas containing hydrogen; This is achieved by a raw material production system characterized by including a steam plasma gasification melting reforming device provided downstream of the pyrolysis gas generator, which gasifies and melts slags residual carbon and incombustible matter transferred from the pyrolysis gas generator and removes polymer impurities including carbon or tar contained in the gas generated from the pyrolysis gas generator.

또한, 상기 스팀플라즈마가스화 용융개질장치에서는 카본을 가스화하기 위하여 스팀과 플라즈마가 작용하여 고온에서 카본이 해리 상태의 수분(2H2 + O2)에 의하여 수성가스(주성분 H2 + CO)로 변화되는 것이 바람직하다.In addition, in the above steam plasma gasification melting reforming device, it is preferable that steam and plasma act to gasify carbon so that carbon is changed into water gas (main component H 2 + CO) by dissociated water (2H 2 + O 2 ) at high temperature.

또한, 상기 스팀은 200 ~ 500℃ 범위를 포함하고, 상기 플라즈마에서 공급되는 아크 에너지에 의한 온도는 3000 ~ 5000℃ 범위를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the steam has a temperature in the range of 200 to 500°C, and that the temperature by the arc energy supplied from the plasma has a temperature in the range of 3000 to 5000°C.

또한, 상기 스팀플라즈마가스화 용융개질장치는, 이송된 불연분과 가스를 수용하는 본체와, 상기 본체 내부로 스팀과 플라즈마를 공급 가능하게 상기 본체에 결합된 토치부와, 상기 열분해가스발생기에서 발생된 불연분을 상기 본체로 안내하는 투입부를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the steam plasma gasification melting reforming device includes a main body for receiving the transported incombustible matter and gas, a torch unit coupled to the main body so as to supply steam and plasma into the interior of the main body, and an input unit for guiding the incombustible matter generated from the pyrolysis gas generator into the main body.

또한, 상기 토치부는, 스팀을 공급하는 스팀공급구와, 플라즈마를 공급하는 플라즈마공급토치를 포함하되, 상기 플라즈마공급토치는 복수로 구비되어 상기 본체의 중앙에 대하여 동일한 거리로 이격되어 상기 본체에 결합되며, 상기 스팀공급구는 상기 본체의 중앙을 향하도록 상기 본체에 결합되는 것이 바람직하다.In addition, the torch part includes a steam supply port for supplying steam and a plasma supply torch for supplying plasma, wherein the plasma supply torches are provided in multiple numbers and are spaced apart from the center of the main body at the same distance and are coupled to the main body, and it is preferable that the steam supply port is coupled to the main body so as to face the center of the main body.

또한, 상기 플라즈마공급토치는 복수로 마련되고, 상기 각 플라즈마공급토치의 중앙에 관통된 상기 스팀공급구를 포함하거나, 상기 각 플라즈마공급토치의 외측 이중관으로 상기 스팀공급구가 형성된 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the plasma supply torches are provided in multiple numbers, and include the steam supply port penetrating through the center of each plasma supply torch, or that the steam supply port is formed as an outer double pipe of each plasma supply torch.

또한, 상기 스팀플라즈마가스화 용융개질장치는, 이송된 고정탄소와 불연물을 수용하는 본체와, 상기 본체 내부로 스팀과 플라즈마를 공급 가능하게 상기 본체에 결합된 토치부를 포함하되, 상기 열분해가스발생기에서 발생된 액상연료를 상기 본체로 이송하는 고온의 액상이송펌프를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the steam plasma gasification melting reforming device preferably includes a main body for receiving the transferred fixed carbon and non-combustible material, and a torch unit coupled to the main body so as to supply steam and plasma into the interior of the main body, and further includes a high-temperature liquid transfer pump for transferring liquid fuel generated from the pyrolysis gas generator to the main body.

이에, 본 발명에 따르면, PVC를 포함하는 가연성 폐플라스틱 등으로 이루어진 폐연료 (생활, 산업, 폐플라스틱, 지정폐기물 등의 가연성폐기물, 또는 혼합 폐플라스틱)로 활용할 수 있는 가연성 폐기물 중에 함유된 염소 성분을 상압과 고른 온도 조건을 유지하여 효율이 향상된 열분해 조건을 통해 제거하고 열분해 과정에서 형성된 고정탄소, 타르 등의 불순물을 스팀플라즈마가스화 용융으로 분해한 후의 정제된 고순도 합성가스를 수소 생산 등의 원료로 이용할 수 있으며 장치를 컴팩트화 할 수 있고 수소 발생량을 증대시켜 고부가가치의 합성가스 원료를 생산하는 스팀플라즈마가스화 용융개질장치를 갖는 PVC 다량 함유 폐플라스틱 열분해 가스 개질 고순도(수소 극대화) 원료 생산 시스템을 제공할 수 있다.Accordingly, according to the present invention, a high-purity synthesis gas can be produced by removing chlorine components contained in combustible waste that can be used as waste fuel (combustible waste such as household, industrial, waste plastic, designated waste, or mixed waste plastic) made of combustible waste plastic including PVC through improved pyrolysis conditions by maintaining atmospheric pressure and constant temperature conditions, and by decomposing impurities such as fixed carbon and tar formed in the pyrolysis process through steam plasma gasification melting, and using the purified high-purity synthesis gas as a raw material for hydrogen production, etc., and by compacting the device and increasing the amount of hydrogen produced, thereby producing a high-value-added synthesis gas raw material, a system for producing high-purity (hydrogen maximization) raw material by reforming pyrolysis gas of PVC-rich waste plastic can be provided.

또한, 폐연료가 열분해 가스화 된 후 정제 등의 공정을 거쳐 가스 엔진이나 터빈에 활용될 수 있고 또는 수소를 생산하여 안정된 품질을 갖는 정제된 합성가스 청정원료를 고효율로 생산할 수 있는 스팀플라즈마가스화 용융개질장치를 갖는 PVC 다량 함유 폐플라스틱 열분해 가스 개질 고순도(수소 극대화) 원료 생산 시스템을 제공할 수 있다.In addition, a high-purity (hydrogen maximization) raw material production system for PVC-rich waste plastic pyrolysis gas reforming having a steam plasma gasification melting reforming device capable of producing purified synthetic gas clean raw materials with high efficiency by producing hydrogen after waste fuel is pyrolyzed and gasified and then undergoing a process such as purification, which can be used in a gas engine or turbine, or can be used in a high-purity (hydrogen maximization) raw material production system for PVC-rich waste plastic pyrolysis gas reforming having a steam plasma gasification melting reforming device capable of producing purified synthetic gas clean raw materials with stable quality with high efficiency by producing hydrogen.

또한, 열풍 순환 간접 가열식 열분해로의 장점을 접목할 수 있는 스팀플라즈마가스화 용융개질장치를 갖는 PVC 다량 함유 폐플라스틱 열분해 가스 개질 고순도(수소 극대화) 원료 생산 시스템을 제공할 수 있다.In addition, a high-purity (hydrogen maximization) raw material production system for PVC-rich waste plastic pyrolysis gas reforming can be provided, which has a steam plasma gasification melting reforming device that can incorporate the advantages of a hot air circulation indirect heating pyrolysis furnace.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원료 생산 시스템의 흐름도,
도 2는 도 1의 구성 일부를 삼차원적으로 배치한 개념도,
도 3은 열분해탈염소기의 단면도 및 부분확대도,
도 4는 열분해탈염소기의 단면도 및 단면도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열분해탈염소기의 단면도 및 부분확대도,
도 6은 플라스틱 종류별 열분해특성 그래프,
도 7은 스팀플라즈마가스화 용융개질장치의 평면도 및 단면도,
도 8a 내지 도 8c는 토치부에서 스팀을 공급하는 방법을 설명하기 위한 단면도,
도 9는 스팀플라즈마가스화 용융의 작동 과정을 설명하기 위한 개념 설명도,
도 10은 원료 생산 시스템의 작동 과정을 설명하기 위한 흐름도,
도 11은 종래기술들과 본 발명에 따른 원료 생산 시스템을 비교하기 위한 개략 흐름도이다.
Figure 1 is a flow chart of a raw material production system according to one embodiment of the present invention;
Figure 2 is a conceptual diagram three-dimensionally arranging a part of the configuration of Figure 1.
Figure 3 is a cross-sectional view and a partially enlarged view of a pyrolysis dechlorinator.
Figure 4 is a cross-sectional view and a cross-sectional view of a thermal dechlorinator,
Figure 5 is a cross-sectional view and a partially enlarged view of a thermal dechlorinator according to another embodiment of the present invention.
Figure 6 is a graph of thermal decomposition characteristics by type of plastic.
Figure 7 is a plan view and cross-sectional view of a steam plasma gasification melting reforming device.
Figures 8a to 8c are cross-sectional views for explaining a method of supplying steam from a torch section.
Figure 9 is a conceptual diagram for explaining the operating process of steam plasma gasification melting.
Figure 10 is a flow chart for explaining the operation process of the raw material production system.
Figure 11 is a schematic flowchart for comparing the raw material production system according to the present invention with conventional technologies.

본 발명의 일실시예에 따른 스팀플라즈마가스화 용융개질장치를 갖는 PVC 다량 함유 폐플라스틱 열분해 가스 개질 고순도(수소 극대화) 원료 생산 시스템(100, 이하에서 ‘원료 생산 시스템’이라 함)에 대하여 이하에서 도 1 내지 도 11을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a PVC-rich waste plastic pyrolysis gas reforming high-purity (hydrogen maximization) raw material production system (100, hereinafter referred to as “raw material production system”) having a steam plasma gasification melting reforming device according to one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 11.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원료 생산 시스템의 흐름도이고, 도 2는 도 1의 구성 일부를 삼차원적으로 배치한 개념도이며, 도 3은 열분해탈염소기의 단면도 및 부분확대도이고, 도 4는 열분해탈염소기의 단면도 및 단면도이며, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열분해탈염소기의 단면도 및 부분확대도이고, 도 6은 플라스틱 종류별 열분해특성 그래프이며, 도 7은 스팀플라즈마가스화 용융개질장치의 평면도 및 단면도이고, 도 8a 내지 도 8c는 토치부에서 스팀을 공급하는 방법을 설명하기 위한 단면도이며, 도 9는 스팀플라즈마가스와 용융의 작동 과정을 설명하기 위한 개념 설명도이고, 도 10은 원료 생산 시스템의 작동 과정을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 11은 종래기술들과 본 발명에 따른 원료 생산 시스템을 비교하기 위한 개략 흐름도이다.FIG. 1 is a flow chart of a raw material production system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram three-dimensionally arranging a part of the configuration of FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view and a partially enlarged view of a pyrolysis dechlorinator, FIG. 4 is a cross-sectional view and a partially enlarged view of a pyrolysis dechlorinator, FIG. 5 is a cross-sectional view and a partially enlarged view of a pyrolysis dechlorinator according to another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a graph of pyrolysis characteristics by type of plastic, FIG. 7 is a plan view and a cross-sectional view of a steam plasma gasification melting reforming device, FIGS. 8a to 8c are cross-sectional views for explaining a method of supplying steam from a torch unit, FIG. 9 is a conceptual explanatory diagram for explaining the operating process of steam plasma gas and melting, FIG. 10 is a flow chart for explaining the operating process of a raw material production system, and FIG. 11 is a schematic flow chart for comparing a raw material production system according to the present invention with conventional technologies.

이하에서 후술하는 스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200)는 다양한 종류의 가연성 폐기물 원료를 이용하여 열분해하는 과정에서 발생된 고정탄소를 포함하는 잔류물과 열분해 가스 중의 타르를 포함하는 불순물을 스팀플라즈마로 가스화, 용융 및 개질을 하는 열분해 공정에 적용될 수 있다. 이러한 열분해 과정 중에서 PVC가 2wt% 이상 함유되어 재생연료를 사용할 수 없는 폐플라스틱에 포함된 염소 (염화수소)를 열분해를 하는 과정을 본 발명의 일실시예로 하는 이하에서 설명하기로 한다.The steam plasma gasification melting reforming device (200) described below can be applied to a pyrolysis process that gasifies, melts, and reforms residues containing fixed carbon generated in the process of pyrolyzing various types of combustible waste raw materials and impurities containing tar in the pyrolysis gas using steam plasma. Among these pyrolysis processes, a process of pyrolyzing chlorine (hydrogen chloride) contained in waste plastics that cannot be used as renewable fuel because they contain 2 wt% or more of PVC will be described below as an embodiment of the present invention.

본 발명을 보다 상세하게 설명하기에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Before describing the present invention in more detail, it should be noted that the present invention is susceptible to various modifications and various forms, and thus, embodiments (or examples) will be described in detail herein. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, but rather to encompass all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.In each drawing, the same reference signs, especially the tens and units digits, or the tens, units digits, and alphabets, indicate parts having the same or similar functions, and unless otherwise specified, the parts indicated by each reference sign in the drawing are understood to be parts that comply with these standards.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.In addition, in each drawing, the components are expressed in an exaggerated (or thick) or simplified (or thin) size or thickness for convenience of understanding, but the scope of protection of the present invention should not be interpreted as being limited by this.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this specification is only used to describe specific implementations (modes, aspects) (or examples) and is not intended to limit the present invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, it should be understood that terms such as ~comprises~ or ~consists of~ specify that a feature, number, step, operation, component, part or combination thereof described in the specification is present, but do not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with their meaning in the context of the relevant technology, and will not be interpreted in an idealized or overly formal sense unless explicitly defined herein.

본 발명에 따른 염소 분리 제거 가스화 시스템(1000)은, 스팀플라즈마가스화 용융개질장치를 갖는 폐플라스틱의 PVC에 포함된 염소(염화수소) 분리 제거 가스화와 관련 되어 있으며, 폐 PVC를 포함하는 폐플라스틱 폐기물인 소재를 수용하여 압축하는 투입장치(10)와; 상기 투입장치(10)로부터 수용되는 상기 소재를 열풍으로 간접 가열 가능하게 마련된 이송가열건조기(110)와; 상기 이송가열건조기(110)에서 이송된 소재를 수용하여 수직으로 이송하면서 열풍의 간접 가열에 의하여 용융되어 슬러리 상태를 유지 가능하게 마련된 용융기(120)와; 상기 용융기(120)에서 이송된 소재를 간접 가열시키는 열풍과 직접 가열시키는 스팀에 의하여 가열되고 열풍의 흐름과 소재의 이송 방향은 동일하여 탈염소 영역의 설정된 온도 범위에서 체류시간을 증대시키며 염소 내지 염화수소를 효율적으로 분리시키고 배출 가능하게 마련된 열분해탈염소기(130)와; 상기 열분해탈염소기(130)에서 이송된 소재를 상기 열분해탈염소기(130)의 온도보다 높은 온도로 가열하여 열분해하여 수소를 포함하는 가스를 분리하는 열분해가스발생기(140)와; 상기 열분해가스발생기(140)에서 이송되는 잔류탄소와 불연분을 가스화 및 용융슬래그화하고, 상기 열분해가스발생기(140)에서 발생된 가스에 함유된 탄소 또는 타르를 포함하는 고분자 불순물을 제거 가능하게 상기 열분해가스발생기(140)의 하류에 마련된 스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200);를 포함하는 것이 바람직하다.A chlorine separation and removal gasification system (1000) according to the present invention relates to the separation and removal gasification of chlorine (hydrogen chloride) contained in PVC of waste plastics having a steam plasma gasification melting reformer, and comprises: an input device (10) for receiving and compressing a material, which is waste plastic waste including waste PVC; a transfer heating dryer (110) configured to indirectly heat the material received from the input device (10) with hot air; a melter (120) configured to receive the material transferred from the transfer heating dryer (110) and vertically transport it, melt it by indirect heating of the hot air, and maintain it in a slurry state; a pyrolysis dechlorinator (130) configured to heat the material transferred from the melter (120) by hot air that indirectly heats it and steam that directly heats it, and the flow of the hot air and the transport direction of the material are the same, so as to increase the residence time within a set temperature range of a dechlorination region, and to efficiently separate and discharge chlorine and hydrogen chloride; It is preferable to include a pyrolysis gas generator (140) that heats the material transferred from the pyrolysis dechlorinator (130) to a temperature higher than that of the pyrolysis dechlorinator (130) to thermally decompose the material and separate a gas containing hydrogen; and a steam plasma gasification melting reforming device (200) provided downstream of the pyrolysis gas generator (140) that gasifies and melts slags residual carbon and incombustible matter transferred from the pyrolysis gas generator (140) and removes polymer impurities containing carbon or tar contained in the gas generated from the pyrolysis gas generator (140).

이하에서 소재 또는 원료는 편의상 폐PVC가 포함된 폐플라스틱을 포함하며 투입장치(10). 이송건조가열기(110), 열분해탈염소기(130), 열분해가스발생기(140). 스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200) 등의 내부로 이송 또는 잔류하는 것을 총칭하는 것으로 한다. 아울러 소재는 고체, 액체 형상을 포함할 수 있고 액체 속에 포함된 기포 등을 포함할 수 있다. 즉, 소재는 폐기물이 포함되며 폐기물 중 폐플라스틱이 포함된 폐기물도 포함한다.Hereinafter, for convenience, the material or raw material includes waste plastic containing waste PVC, and is a general term for what is transported or left inside the input device (10), the transfer drying heater (110), the pyrolysis dechlorinator (130), the pyrolysis gas generator (140), the steam plasma gasification melting reformer (200), etc. In addition, the material may include a solid or liquid form and may include bubbles contained in the liquid. In other words, the material includes waste, and among the waste, it also includes waste containing waste plastic.

투입장치(10)는 처리하고자 하는 폐플라스틱을 포함하는 소재를 후 공정으로 이송하기 위하여 수용하는 호퍼본체(11)와 호퍼본체(11)의 하단에 수용된 소재를 가압하여 다음 공정으로 이송할 수 있는 스크류 타입 또는 공압 또는 유압의 미는 타입(예를 들면, pusher type)의 압출수단(13)을 포함하는 것이 바람직하다. 필요에 따라 압출수단(13)의 등에서 막힘 등이 발생한 경우 이를 배출할 수 있는 구성을 더 포함할 수 있고 압출수단(13)은 정회전(전진)과 역회전(후퇴)을 할 수 있다.The input device (10) preferably includes a hopper body (11) for receiving materials including waste plastic to be processed for transporting them to a subsequent process, and an extrusion means (13) of a screw type or a pneumatic or hydraulic pushing type (e.g., a pusher type) for pressurizing the materials received at the bottom of the hopper body (11) and transporting them to the subsequent process. If necessary, a configuration for discharging blockages, etc. in the extrusion means (13) may be further included, and the extrusion means (13) may rotate forward (forward) and backward (backward).

이하의 구성(20, 30, 110, 120, 130, 140)에서 편의상 스크류 타입의 압출수단이나 이송수단은 외부에서 인가되는 전원에 의하여 작동되는 모터, 감속기를 포함하는 구동수단에 의하여 구동되며 이하에서 이러한 구동수단에 대한 설명을 생략한다.In the following configurations (20, 30, 110, 120, 130, 140), for convenience, the screw-type extrusion means or conveying means is driven by a driving means including a motor or reducer that is operated by an externally applied power source, and a description of such driving means is omitted below.

이송가열건조기(110)는 투입장치(10)의 후단에 연결되어 있으며 이송된 소재를 가열하여 건조하며 후단에 연결된 용융기(120)로 소재를 이송시키며, 소재를 수용하여 이송시킬 수 있는 긴 원통 형상의 건조가열본체(111)와, 열풍이 통과하면서 건조가열본체(111)에 열전달을 할 수 있도록 건조가열본체(111)를 둘러싸는 건조가열자켓(113)으로 이루어져 있다. 건조가열본체(111) 내부에는 소재를 이송시킬 수 있는 회전하는 스크류 타입의 이송수단이 구비되어 있다.The transfer heating dryer (110) is connected to the rear end of the input device (10) and heats and dries the transferred material and transfers the material to the melter (120) connected to the rear end. It is composed of a long cylindrical drying heating body (111) capable of receiving and transferring the material, and a drying heating jacket (113) surrounding the drying heating body (111) so that hot air can pass through and transfer heat to the drying heating body (111). A rotating screw-type transfer means capable of transferring the material is provided inside the drying heating body (111).

이송가열건조기(110)의 건조가열자켓(113)으로 공급되는 열원은 열분해가스발생기(140) - 용융기(120)를 거친 열풍으로 상온의 소재를 용융기(120)로 이송이 되기 전까지 가열하고 가열에 따라 소재에 포함된 수분을 제거하여 소재를 가열하여 건조시킨다.The heat source supplied to the drying heating jacket (113) of the transfer heating dryer (110) is hot air that has passed through the pyrolysis gas generator (140) - melter (120), which heats the material at room temperature before it is transferred to the melter (120), and as the material is heated, moisture contained in the material is removed to heat and dry the material.

한편, 본 발명은 종래기술에서도 언급하였듯이 특히 폐PVC 속에 존재하는 염소(염화수소)를 제거하고 분리하는 것이다.Meanwhile, as mentioned in the prior art, the present invention is to remove and separate chlorine (hydrogen chloride) present in waste PVC.

먼저, 폐합성 수지계의 열분해 특성을 알아보면, 도 6에 도시된 바와 같이, 다른 폐플라스틱과 다르게 PVC의 경우 열분해가 200℃ 이하 낮은 온도부터 시작되면서 1 단계로 350℃ 정도에서 완료되고 400℃에 근접하여 2 단계의 열분해가 촉진된다.First, when looking at the thermal decomposition characteristics of waste synthetic resins, as shown in Fig. 6, unlike other waste plastics, in the case of PVC, thermal decomposition starts at a low temperature of 200℃ or lower, is completed at around 350℃ in the first stage, and is promoted in the second stage near 400℃.

PVC의 경우 1차적으로 낮은 온도인 250℃ 정도(내외)에서는 염소가 분리되어 염화수소 상태로 배출됨을 알 수 있고, 이를 구조식으로 표시한 것이 [표 1]이다.In the case of PVC, it can be seen that chlorine is separated and emitted as hydrogen chloride at a low temperature of around 250℃, and this is expressed in the structural formula in [Table 1].

도 6의 “폐합성 수지계 열분해 특성”그래프를 살펴보면, PVC의 경우 일반적으로 염화수소의 분해 제거는 200∼350℃에서 이루어지는 것으로 나타나 있으나 300 ~ 350℃ 이상이 되면 다른 유기분의 발생이 촉진되는 문제가 있다.Looking at the “thermolysis characteristics of waste synthetic resin” graph in Figure 6, in the case of PVC, decomposition and removal of hydrogen chloride generally occur at 200 to 350°C, but there is a problem that the generation of other organic components is accelerated when the temperature exceeds 300 to 350°C.

여기서, PVC에서 염화수소의 분해 온도가 200∼350℃ 범위로 나타나는 것은 실제 분해 온도가 차이가 있는 것이 아니라 열분해를 하는 공간인 내부 조건이 같은 조건으로 형성되지 않으므로 발생되는 현상이다. 즉 모든 처리 과정, 공정, 기계 등이 똑같은 조건이라면 염화수소의 분리 배출은 온도 범위가 매우 좁은 구간에서 이루어질 수 있을 것이다. 즉 순간적으로 모든 부분에 고르게 온도가 가해진다면 같은 고리로 형성된 염소(염화수소)는 일정 온도에서 동시에 분해된다는 것이다. 그러므로 열분해탈염소기(130) 내부의 온도 조건을 고르게 형성하고 설정된 체류시간을 유지하는 것이 매우 중요한 요소임을 알 수 있다.Here, the fact that the decomposition temperature of hydrogen chloride in PVC is in the range of 200 to 350°C is not because the actual decomposition temperature is different, but because the internal conditions of the space where thermal decomposition occurs are not formed under the same conditions. In other words, if all treatment processes, processes, and machines are under the same conditions, the separation and discharge of hydrogen chloride can be achieved in a very narrow temperature range. In other words, if temperature is applied evenly to all parts instantaneously, chlorine (hydrogen chloride) formed in the same ring is decomposed simultaneously at a constant temperature. Therefore, it can be seen that forming the temperature conditions inside the thermal dechlorinator (130) evenly and maintaining the set residence time are very important factors.

구분division 중합체 구조식Polymer structural formula 분리 전Before separation 분리 후After separation

용융기(120)는 이송가열건조기(110)에서 이송된 소재를 녹이는 구성으로 수직 타입의 긴 원통 형상의 용융본체(121)와, 용융본체(121)를 둘러싸는 용융자켓(123)으로 이루어져 있다.The melter (120) is configured to melt the material transferred from the transfer heating dryer (110) and is composed of a vertical type long cylindrical melting body (121) and a melting jacket (123) surrounding the melting body (121).

용융본체(121)는 소재를 수용하여 이송시킬 수 있는 긴 원통 형상으로 마련되어 있으며, 용융자켓(123)은 열풍이 통과하면서 용융본체(121)에 열전달을 할 수 있도록 용융본체(121)를 둘러싸는 구조로 이루어져 있다. 용융본체(121) 내부에는 소재를 이송시킬 수 있는 회전하는 스크류 타입의 이송수단이 구비되어 있다.The melting body (121) is provided in a long cylindrical shape capable of receiving and transporting materials, and the melting jacket (123) is structured to surround the melting body (121) so that heat can be transferred to the melting body (121) as hot air passes through it. Inside the melting body (121), a rotating screw-type transport means capable of transporting materials is provided.

용융자켓(123)으로는 열분해가스발생기(140) - 열분해탈염소기(130)를 거친 열풍이 공급되며 열분해탈염소기(130)의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 일부는 열분해탈염소기(130)를 바이패스하기 위하여 바이패스 자동댐퍼(131)를 통과하는 것이 바람직하다. 바이패스 자동댐퍼(139)의 제어는 열분해탈염소기(130)의 온도를 감지하는 온도센서에 기초하여 제어부(미도시)에서 제어할 수 있다.Hot air that has passed through the pyrolysis gas generator (140) - pyrolysis dechlorinator (130) is supplied to the melting jacket (123), and in order to keep the temperature of the pyrolysis dechlorinator (130) constant, it is preferable that some of the hot air pass through the bypass automatic damper (131) to bypass the pyrolysis dechlorinator (130). The control of the bypass automatic damper (139) can be controlled by a control unit (not shown) based on a temperature sensor that detects the temperature of the pyrolysis dechlorinator (130).

용융자켓(123)의 열전달에 의하여 용융본체(121)에 체류하고 이송되는 소재는 가열되어 녹기 시작하고 염소 등의 기체가 소재로부터 분리될 수 있다. 분리된 염소 등의 가스는 포집되어 염화수소고농도처리기(150)로 배출된다.The material that stays and is transferred to the melting body (121) is heated and begins to melt by heat transfer from the melting jacket (123), and gases such as chlorine can be separated from the material. The separated gases such as chlorine are captured and discharged to a high-concentration hydrogen chloride treatment device (150).

용융본체(121)의 스크류를 포함하는 이송수단의 회전 속도는 후단의 열분해탈염소기(130) 내부의 스크류를 포함하는 이송수단의 회전 속도보다 더 저속이며 스크류를 포함하는 이송수단의 피치는 점점 작아져 소재를 압축 이송시킬 수 있다.The rotation speed of the transport means including the screw of the melting body (121) is lower than the rotation speed of the transport means including the screw inside the thermal decomposition dechlorinator (130) at the rear end, and the pitch of the transport means including the screw becomes increasingly smaller so that the material can be compressed and transported.

예를 들면, 용융기(120) 내부의 이송수단의 회전 속도는 5~ 10rpm 정도로 10rpm 미만이 바람직하고, 열분해탈염소기(130) 내부의 이송수단의 회전 속도는 100 ~ 300rpm 범위가 바람직하다.For example, the rotation speed of the transport means inside the melter (120) is preferably less than 10 rpm, and the rotation speed of the transport means inside the thermal decomposition dechlorinator (130) is preferably in the range of 100 to 300 rpm.

그리고 용융기(120)에서의 유지 온도는 120~250 ℃ 범위인 것이 바람직하다.And it is preferable that the maintenance temperature in the melter (120) be in the range of 120 to 250 ℃.

용융기(120)에서는 이송가열건조기(110)로부터 압축되고 압축된 소재를 스크류를 포함하는 이송수단이 이송시킬 수 있도록 수직으로 배치된 원통 형상의 내부의 용융본체(121)와 용융본체(121)를 둘러싸고 고온의 공기가 통과할 수 있는 용융자켓(123)이 구비되어 있다.In the melter (120), a cylindrical internal melting body (121) is vertically arranged so that the compressed material from the transfer heating dryer (110) can be transferred by a transfer means including a screw, and a melting jacket (123) is provided that surrounds the melting body (121) and allows high-temperature air to pass through.

용융기(120) 내부에 고체 형상의 폐플라스틱과 고온에 의하여 부분적으로 녹은 액상의 소재가 함께 존재하면서 이송수단에 의하여 하측으로 이송될 수 있다.Inside the melter (120), solid waste plastic and liquid material partially melted by high temperature exist together and can be transported downward by a transport means.

이와 같이 이송가열건조기(110)와 열분해탈염소기(130) 사이에 용융기(120)를 배치하는 공정을 통해 본 발명에 따른 염소 분리 제거 가스화 시스템(1000)에서는 종래기술과 달리 상압에서 탈염소 과정을 수행할 수 있다.In this way, through the process of arranging the melter (120) between the transfer heating dryer (110) and the thermal dechlorination dechlorinator (130), the chlorine separation and removal gasification system (1000) according to the present invention can perform the dechlorination process at atmospheric pressure, unlike the conventional technology.

또한 용융기(120)를 수직으로 배치하여 고체 형상과 액체 형상의 소재가 상호 혼합되어 자중과 함께 이송수단의 회전에 따라 간단하고 편리하게 다음의 공정으로 이송될 수 있다.In addition, by vertically arranging the melter (120), the solid and liquid materials can be mixed with each other and easily and conveniently transported to the next process by rotation of the transport means along with its own weight.

열분해탈염소기(130)는 이전에 건조되고 부분적으로 용융화되어 슬러리화되어 이송된 소재를 가열에 의하여 액상화하고 액체 속에 포함된 염소 내지 염화수소 기포 등도 제거, 분리하여 염소 내지 염화수소의 분리, 제거 효율을 증대시킬 수 있다.The thermal dechlorination device (130) can liquefy previously dried, partially melted, and slurried material by heating and also remove and separate chlorine or hydrogen chloride bubbles contained in the liquid, thereby increasing the separation and removal efficiency of chlorine or hydrogen chloride.

열분해탈염소기(130)는 전체적으로 긴 원통형 구조를 가지고 있으며, 소재가 이동하는 내측의 탈염소본체(131)와, 탈염소본체(131)의 외부와 이격되어 탈염소본체(131)를 둘러싸는 탈염소자켓(132)으로 이루어진 것이 바람직하다.The pyrolysis dechlorinator (130) has an overall long cylindrical structure, and is preferably composed of an inner dechlorination body (131) through which the material moves, and a dechlorination jacket (132) that surrounds the dechlorination body (131) and is spaced apart from the outside of the dechlorination body (131).

아울러 열분해탈염소기(130)에는 용융기(120)와 연결된 상류 영역인 전단부는 직경이 다소 작고 이러한 전단부를 지나자마자 직경이 급격하게 확대되는 확관부(133)가 형성되어 있다. 이러한 확관부(133)에서 이송되는 고온의 소재가 급격하게 부피가 늘어나면서 소재가 팽창할 수 있어 소재 분자간의 결합력이 낮아져 소재를 구성하는 분자의 분리가 더욱 용이하게 이루어질 수 있고 더욱이 액체나 슬러리 속에 분해된 염소(염화수소)는 쉽게 분리된다.In addition, the pyrolysis dechlorinator (130) has a front end, which is an upstream region connected to the melter (120), and an expansion section (133) whose diameter is rapidly expanded immediately after passing the front end. As the high-temperature material transported in this expansion section (133) rapidly increases in volume, the material can expand, so that the bonding force between the material molecules is lowered, so that the molecules constituting the material can be separated more easily, and furthermore, chlorine (hydrogen chloride) decomposed in the liquid or slurry can be easily separated.

그리고 앞에서 설명한 바와 같이 용융기(120)에서와 달리 열분해탈염소기(130)에서는 소재의 이송 속도가 매우 빠르기 때문에 확관부(133)에서 소재의 팽창은 보다 더 급격하게 이루어질 수 있다.And as explained above, unlike in the melter (120), in the pyrolysis dechlorinator (130), the material transport speed is very fast, so the material can expand more rapidly in the expansion section (133).

아울러 열분해탈염소기(130) 탈염소자켓(132)에는 소재의 온도를 상승시킬 수 있도록 고온의 공기인 열풍이 공급되며 공급되는 열풍은 소재의 이송되는 방향과 같은 방향으로 공급되어 소재의 온도를 설정된 범위로 유지할 수 있다. 그리고, 열분해탈염소기(130) 내부에 구비되어 소재를 이송시키는 이송수단은 스크류 타입이 아닌 패들(134)이나 베인 타입으로 구비되는 것이 바람직하다. 이에, 본 발명에 따른 열분해탈염소기(130)에서는 소재를 스크류 타입보다 더 효과적으로 뒤집거나 교반할 수 있어 액상 속에 존재하는 기체를 매우 안정적이면서 고효율적으로 분리시킬 수 있다.In addition, hot air, which is high temperature air, is supplied to the dechlorination jacket (132) of the pyrolysis dechlorinator (130) to increase the temperature of the material, and the supplied hot air is supplied in the same direction as the direction in which the material is transported, so that the temperature of the material can be maintained within a set range. In addition, it is preferable that the transporting means provided inside the pyrolysis dechlorinator (130) to transport the material is provided as a paddle (134) or vane type rather than a screw type. Accordingly, in the pyrolysis dechlorinator (130) according to the present invention, the material can be turned over or stirred more effectively than in the screw type, so that the gas existing in the liquid can be separated very stably and efficiently.

이에 본 발명에 따르면, 열분해탈염소기(130) 내부의 온도를 균일하게 유지하면서 교반도 동시에 하여 액체 속의 기포 등도 매우 효과적으로 액체로부터 분리, 배출시켜 염소 등의 기체를 효과적으로 제거할 수 있다.Accordingly, according to the present invention, by maintaining the temperature inside the thermal decomposition dechlorinator (130) uniformly and simultaneously stirring, bubbles in the liquid can be very effectively separated and discharged from the liquid, thereby effectively removing gases such as chlorine.

반면에 열분해탈염소기(130)의 이송체적이 좁은 상류 영역에 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 스크류 타입(138)의 이송수단이 구비되어 있다.On the other hand, a screw type (138) transfer means is provided in the upstream region where the transfer volume of the pyrolysis dechlorinator (130) is narrow, as shown in FIGS. 3 and 4.

그리고 열분해탈염소기(130) 내부로 300℃ 내외의 과열증기를 스팀노즐(135)을 통해 확관부(133)에서 이송되는 소재 측으로 블로잉(blowing) 하여 분해된 염소(염화수소)를 쉽고 신속하게 제거(배출)시킬 수 있다. And, by blowing superheated steam of about 300℃ into the pyrolysis dechlorinator (130) through the steam nozzle (135) toward the material transferred from the expansion tube (133), the decomposed chlorine (hydrogen chloride) can be easily and quickly removed (discharged).

스팀노즐(135)은 도 4에 도시된 바와 같이, 확관부(133)의 길이 방향으로 설정된 피치로 구비되어 있으며, 이러한 스팀노즐(135)은 과열증기를 전체적으로 또는 구획하여 공급할 수도 있다. 예를 들면, 확관부(133)의 초기부터 노즐 번호가 1, 2, 3, 4, ..., 10이라고 하면, 필요에 따라 1.3, 5, 7, 9등의 스팀노즐(135)에서만 과열증기를 공급하거나, 짝수 번호 스팀노즐(135)에서만 과열증기를 공급할 수도 있다.The steam nozzle (135) is provided with a pitch set in the longitudinal direction of the expansion section (133), as illustrated in FIG. 4, and these steam nozzles (135) can supply superheated steam as a whole or in sections. For example, if the nozzle numbers from the beginning of the expansion section (133) are 1, 2, 3, 4, ..., 10, superheated steam can be supplied only from steam nozzles (135) of 1, 3, 5, 7, 9, etc., or only from even-numbered steam nozzles (135).

스팀노즐(135)의 분사 방향은 도 4에 도시된 바와 같이, 회전축의 회전 방향과 반대 방향으로 되어 있어 스팀노즐(135)에 의하여 분사되는 스팀에 의하여 덩어리진 액상(주로 액상이며 소수의 슬러리 형상이 포함) 소재가 더 미세하게 쪼개지고 뒤집어져 소재의 교반 내지 쪼개짐이 더욱 더 활발하게 이루어질 수 있다. 이에, 액상 내부에 기포로 존재하던 염소 내지 염화수소가 더 효과적으로 분리되어 배출되어 소재로부터 제거될 수 있다.As shown in Fig. 4, the spraying direction of the steam nozzle (135) is opposite to the rotational direction of the rotation shaft, so that the lumped liquid material (mainly liquid and including a small amount of slurry) is further broken down and turned over by the steam sprayed by the steam nozzle (135), so that the stirring or breaking up of the material can be performed more actively. Accordingly, chlorine or hydrogen chloride existing as bubbles within the liquid can be more effectively separated and discharged, and removed from the material.

또한, 스팀노즐(135)이 분사되는 노즐은 앞에서 설명한 바와 같이 전체 또는 부분적으로 이루어질 수 있도록 미도시된 본 시스템을 제어, 작동시키는 제어부에서 제어를 할 수 있다 그리고, 스팀노즐(135)의 분사시간도 계속적 또는 간헐적으로 제어부에서 조절할 수 있다. 물론 이러한 제어는 미도시된 온도센서의 감지된 온도에 기초하여 이루지는 것이 바람직하다.In addition, the nozzle through which the steam nozzle (135) is sprayed can be controlled by a control unit that controls and operates the system (not shown) so that it can be completely or partially sprayed as described above. In addition, the spraying time of the steam nozzle (135) can also be continuously or intermittently adjusted by the control unit. Of course, it is preferable that such control be performed based on the temperature detected by a temperature sensor (not shown).

열분해탈염소기(130)의 탈염소본체(131)의 외면인 탈염소자켓(132)에는 열분해가스발생기(140)로부터 공급되는 고온가스의 열이 탈염소본체(131) 내부로 효과적으로 전달되도록 다수의 히트핀을 포함하는 열전달부재(136)가 포함되는 것이 바람직하다. 이러한 탈염소자켓(132)에 구비된 다수의 열전달부재(136)는 열전달 면적을 증대시켜 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.It is preferable that the dechlorination jacket (132), which is the outer surface of the dechlorination body (131) of the pyrolysis dechlorinator (130), include a heat transfer member (136) including a plurality of heat fins so that the heat of the high-temperature gas supplied from the pyrolysis gas generator (140) can be effectively transferred to the inside of the dechlorination body (131). The plurality of heat transfer members (136) provided in the dechlorination jacket (132) can increase the heat transfer area and thus improve the heat transfer efficiency.

한편, 열분해탈염소기(130)의 회전축의 기밀을 유지하기 위하여 기밀유지부재(137)가 포함된다. 기밀유지부재(137)는 도 4에 도시된 바와 같이 그랜드패킹으로 회전축과 탈염소본체(131) 사이를 밀착시키고 혹시 염소를 포함하여 외부로 누출되는 기체를 밀봉하기 위하여 질소 등의 기체를 주입할 수 있도록 그랜드패킹을 수용하는 하우징을 구비하는 것이 바람직하다.Meanwhile, in order to maintain the airtightness of the rotary shaft of the pyrolysis dechlorinator (130), a sealing member (137) is included. As shown in Fig. 4, the sealing member (137) is preferably provided with a housing that accommodates the gland packing so that a gas such as nitrogen can be injected to seal the rotary shaft and the dechlorinator body (131) and to seal any gas, including chlorine, that may leak to the outside.

또한 이러한 기밀유지부재(237)는 도 5와 같이 그랜드패킹을 가압하는 수단이 스프링을 포함할 수도 있다.Additionally, this confidentiality member (237) may include a spring as a means for pressurizing the grand packing as shown in FIG. 5.

이러한 기밀유지부재(137, 237)는 특히 무해하지 않은 가스인 염소 내지 염화수소의 외부 유출에 대한 안전이 매우 중요시되며 회전하는 회전축을 포함하는 구동 부위를 갖춘 이송건조가열기(110), 용융기(120), 열분해가스발생기(140) 등의 회전축을 포함하는 구동부위에도 장착되는 것이 바람직하다. 그리고 기밀유지부재(137, 237)에서 설혹 가스가 누출되는 것이 감지되면 외부 또는 포집하여 중화를 할 수 있는 중화(제독)탱크 등으로 가스를 퍼지 할 수 있는 파이프 또는 중화탱크를 포함하는 퍼지부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.These confidentiality members (137, 237) are particularly important for safety against external leakage of non-harmful gases such as chlorine or hydrogen chloride, and are preferably installed in drive parts including a rotating shaft of a transfer drying heater (110), a melter (120), a pyrolysis gas generator (140), etc., which have a drive part including a rotating shaft. In addition, if a gas leak is detected from the confidentiality members (137, 237), it is preferable to further include a purge member including a pipe or neutralization tank capable of purging the gas to the outside or a neutralization (decontamination) tank capable of capturing and neutralizing it.

또한 종래의 열분해유화 장치와 다르게 본 발명에 따르면, 높은 온도에서 열분해 되고 가스가 발생되며 고온의 스팀이 공급되고 정지 가동 시에는 외부공기의 잔류 등으로 폭발의 염려가 있다. 이러한 위험을 예방할 수 있도록 도 1에 도시된 바와 같이, 용융기(120) 상부 일측과 열분해탈염소기(130) 종단에 폭발을 예방하기 위하여 설정된 압력 이상에서 내부의 압력을 외부로 배출시키는 방폭구(139)를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, unlike conventional pyrolysis decomposition devices, according to the present invention, there is a risk of explosion due to pyrolysis at high temperatures, gas generation, high-temperature steam supply, and residual external air during stop operation. In order to prevent such risks, as illustrated in Fig. 1, it is preferable to include an explosion-proof port (139) at the upper side of the melter (120) and the end of the pyrolysis dechlorinator (130) to discharge internal pressure to the outside when the pressure is higher than the set pressure to prevent explosion.

이에, 구성의 내부에 혹시 폭발 조건에 의해 폭발되더라도 기기를 보호하고 작업자의 안전을 도모할 수 있다.Accordingly, even if an explosion occurs due to explosive conditions inside the structure, the device can be protected and the safety of the operator can be ensured.

종래기술에서는 열분해로에 벌크 상태의 폐비닐류를 투입하여 열분해로인 열분해 유화장치에서 탈염소 공정이 이루어지고 있다. 이러한 공정에서는 벌크 상태의 폐비닐을 열분해 유화장치에서 가열을 하기 위하여 매우 고온인 예를 들면 450℃ 이상을 유지하여야 한다. 이 경우에는 상온의 폐비닐을 고온인 450℃ 이상으로 급격하게 상승시켜 열분해를 유도하여야 한다. 이러한 상온에서 고온으로 가열이 되는 과정에서 열분해 유화장치 내부는 저온에서 고온으로 급격한 상승이 일어나기 때문에 불균일한 온도 분포를 가질 수밖에 없다.In conventional technology, bulk waste vinyl is fed into a pyrolysis furnace, and the dechlorination process is performed in a pyrolysis emulsification unit. In this process, the waste vinyl in bulk must be heated in the pyrolysis emulsification unit at a very high temperature, such as 450°C or higher. In this case, waste vinyl at room temperature must be rapidly raised to a high temperature of 450°C or higher to induce pyrolysis. This process of heating from room temperature to high temperature inevitably results in an uneven temperature distribution within the pyrolysis emulsification unit, as the temperature inside the unit rapidly increases from low to high.

또한, 종래기술에서 열분해 유화장치의 대부분이 자체 생산된 재생유나 비응축성 가스를 연료로 사용하여 열분해 유화장치를 가열하는 직접가열 버너를 사용하고 있다. 열풍순환 방식이 아니고 직접가열 버너 방식은 가열 특징상 열분해 유화장치의 반응기 내부의 온도를 유지하는 것이 어렵고 앞에서 언급한 반응기 내부의 국부 가열 가능성이 매우 높다. Furthermore, most conventional pyrolysis emulsification devices utilize direct-heat burners, which heat the device using self-produced renewable oil or non-condensable gas as fuel. Direct-heat burner methods, rather than hot air circulation methods, have difficulty maintaining the temperature inside the reactor due to their heating characteristics, and the aforementioned localized heating within the reactor is very likely.

그러나 본 발명에서와 같이 열분해탈염소기(130) 이전에 사전 가열 또는 분리 공정인 이송가열건조기(110) 및 용융기(120)에 일정 온도로 가열되어 통과한 소재가 열분해탈염소기(130)에서 탈염소 될 수 있다. 이에, 본 발명에서는 전체적으로 열분해 과정이 안정적이고 종래기술에 비하여 낮은 온도인 약 250 ~ 330℃ (더욱 더 바람직하게는 220 ~ 300℃) 정도의 범위에서 이루어질 수 있다. 이러한 안정적인 운전으로 인해 열분해를 거쳐 열분해 재생유의 수율은 종래기술의 50% 이하에 비하여 증가한 약 75% 이상을 유지할 수 있게 된다. 또한, 종래기술에서 다량의 염화수소가 열분해 되어 생성된 생성물에 함유된 것에 반하여 본 발명에 따르면 아주 미량의 염화수소만이 존재하여 염화수소의 분리, 제거 효율이 향상되어 열분해 되어 생성된 생성물을 고품질의 원료로 활용할 수 있다.However, as in the present invention, the material that has been heated to a certain temperature and passed through the transfer heating dryer (110) and melter (120), which are pre-heating or separation processes before the pyrolysis dechlorinator (130), can be dechlorinated in the pyrolysis dechlorinator (130). Accordingly, in the present invention, the pyrolysis process is stable overall and can be performed at a lower temperature than the conventional technology, such as about 250 to 330°C (more preferably, 220 to 300°C). Due to this stable operation, the yield of pyrolysis regenerated oil can be maintained at about 75% or more, which is an increase compared to less than 50% in the conventional technology. In addition, unlike the conventional technology where a large amount of hydrogen chloride is contained in the product generated by pyrolysis, according to the present invention, only a very small amount of hydrogen chloride is present, so that the separation and removal efficiency of hydrogen chloride is improved, and the product generated by pyrolysis can be utilized as a high-quality raw material.

그리고 본 발명에서는 사전 가열에 전체 에너지의 약 65%가 소요되고 열분해탈염소기(130)의 부하가 줄어들 수 있어 열분해탈염소기(130)의 운전 부하도 감소하게 된다. 아울러 종래기술에 비하여 본 발명에 따른 열분해탈염소기(130)에서 발생하는 열분해 재생유 및 비응축성 가스 중의 염산 함량을 감소시킬 수 있어 생성물의 알카리 처리 부하를 감소시키는 효과도 얻을 수 있다.In addition, in the present invention, about 65% of the total energy is consumed for preheating, and the load of the thermal decomposition dechlorinator (130) can be reduced, so that the operating load of the thermal decomposition dechlorinator (130) is also reduced. In addition, compared to the prior art, the hydrochloric acid content in the thermal decomposition regenerated oil and non-condensable gas generated in the thermal decomposition dechlorinator (130) according to the present invention can be reduced, so that the effect of reducing the alkali treatment load of the product can also be obtained.

앞에서 설명한 종래기술과 본 발명에 따른 기술의 흐름도를 개략적으로 비교한 것이 도 11이다.Figure 11 is a schematic comparison of the flow chart of the prior art described above and the technology according to the present invention.

열분해가스발생기(140)는 열분해탈염소기(130)를 통과한 소재에 열과 스팀 등을 더 가하여 소재 중에 잔류하는 카본과 열분해가스를 분리한다. The pyrolysis gas generator (140) applies heat and steam to the material that has passed through the pyrolysis dechlorinator (130) to separate the carbon and pyrolysis gas remaining in the material.

열분해가스발생기(140)는 공급되는 연료와 공기를 혼합하여 열을 발생시키는 가열버너(60)를 일측에 구비한 연소챔버(40) 내부에 소재가 이동될 수 있도록 스크류 타입의 이송수단을 포함하는 원통 형상의 구조물로 이루어져 있다. 즉, 열분해가스발생기(140)의 내부에는 고온의 스팀이 공급되고 외부의 연소챔버(40)에서는 고온의 열풍이 형성된다. 일반적으로 열분해가스발생기(140)에서의 온도는 약 450℃ 이상(더욱 바람직하게는 450 ~ 550℃)이 바람직하다.The pyrolysis gas generator (140) is composed of a cylindrical structure including a screw-type conveying means so that materials can be moved inside a combustion chamber (40) equipped with a heating burner (60) on one side that generates heat by mixing supplied fuel and air. That is, high-temperature steam is supplied inside the pyrolysis gas generator (140), and high-temperature hot air is formed in the external combustion chamber (40). In general, the temperature in the pyrolysis gas generator (140) is preferably about 450°C or higher (more preferably 450 to 550°C).

여기서, 열분해가스발생기(140)에서 고온에 의하여 형성된 용융 액체(플라즈마용융로는 고온으로 메탈이나 유리 등을 용융하므로 슬래그화되어 슬래그로 명하지만 플라스틱류는 용융하면 액체로 변함)를 스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200)의 본체(203)로 이송 분사할 수 있는 고온의 액상이송펌프(143)가 더 포함되는 것이 바람직하다. 즉, 이렇게 이미 액체로 변한 용융 상태를 액상이송펌프(143)로 스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200)로 이송을 하여 액체를 분사 가열 분해하면 열분해가스발생기(140)에서 간접 가열에 의한 가열 에너지를 절감할 수 있고 장치를 컴팩트화할 수 있는 장점이 있다.Here, it is preferable to further include a high-temperature liquid transfer pump (143) capable of transferring and spraying the molten liquid (since the plasma melting furnace melts metal or glass at high temperatures, it turns into slag and is called slag, but plastics turn into liquid when melted) formed by the high temperature in the pyrolysis gas generator (140) to the main body (203) of the steam plasma gasification melting reformer (200). That is, if the molten state that has already turned into a liquid is transferred to the steam plasma gasification melting reformer (200) by the liquid transfer pump (143) and the liquid is spray-heated and decomposed, there is an advantage in that heating energy can be saved by indirect heating in the pyrolysis gas generator (140) and the device can be made compact.

열풍순환팬(50)은 연소챔버(40)에서 발생된 열풍을 열분해탈염소기(130) - 용융기(120) - 이송가열건조기(110)를 통해 다시 연소챔버(40)로 순환시킨다. 이러한 순환에 의하여 폐열을 연소챔버(40)로 공급하여 시스템의 열효율을 증대시킬 수 있다.The hot air circulation fan (50) circulates the hot air generated in the combustion chamber (40) back to the combustion chamber (40) through the thermal dechlorination device (130) - melter (120) - transfer heating dryer (110). By this circulation, waste heat can be supplied to the combustion chamber (40), thereby increasing the thermal efficiency of the system.

연소공기팬(70)은 가열버너(60)에서 발생되는 높은 연소가스와 혼합 일정온도의 가열공기를 공급하는 기능을 한다.The combustion air fan (70) has the function of supplying heated air of a certain temperature mixed with high combustion gas generated from the heating burner (60).

염화수소고농도처리기(150)는 용융기(120), 열분해탈염소기(130)에서 발생한 염소 내지 염화수소를 포함하는 가스 성분을 포집하여 불순물을 제거하고 정제하여 고농도의 염화수소를 생산 또는 중화하여 염화물을 생산하는 기능을 한다. The high-concentration hydrogen chloride treatment device (150) has the function of capturing gas components containing chlorine or hydrogen chloride generated from the melter (120) and the thermal dechlorination dechlorinator (130), removing impurities and purifying them to produce high-concentration hydrogen chloride or neutralize them to produce chloride.

본 발명에서는 도 1과 도 7 내지 도 8c에 도시된 바와 같은 스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200)가 열분해가스발생기(140)와 열분해가스정제장치(160) 사이에 마련된 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that a steam plasma gasification melting reforming device (200) as shown in FIG. 1 and FIG. 7 to FIG. 8c is provided between a pyrolysis gas generator (140) and a pyrolysis gas purification device (160).

스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200)는, 이송된 불연분과 열분해 가스를 수용하는 본체(203)와, 상기 본체(203) 내부로 스팀과 플라즈마를 공급 가능하게 상기 본체(203)에 결합된 토치부(210)와, 상기 열분해가스발생기(140)에서 발생된 불연분을 상기 본체(203)로 안내하는 투입부(205, 207)를 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the steam plasma gasification melting reforming device (200) includes a main body (203) that receives the transferred incombustible matter and pyrolysis gas, a torch unit (210) coupled to the main body (203) so as to supply steam and plasma into the interior of the main body (203), and an inlet unit (205, 207) that guides the incombustible matter generated from the pyrolysis gas generator (140) to the main body (203).

열분해가스발생기(140)에서 용융된 액체를 열분해가스발생기(140)의 본체와 연결된 고온의 액상이송펌프(143)를 통해 이송하고, 용융된 액체 중 나머지와 불연분은 열분해가스발생기(140)의 하류측과 연결(도 1의‘140’과 ‘203’를 연결하는 실선 부분 참조)된 투입부(205, 207)을 통해, 열분해가스발생기(140)에서 발생된 열분해가스는 파이프를 포함하는 배관라인(도 1의 ‘140’과 ‘203’를 연결하는 이점쇄선 부분 참조)를 통해 스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200)의 본체(203)로 각각 유입되어 혼합된다.The molten liquid from the pyrolysis gas generator (140) is transferred through a high-temperature liquid transfer pump (143) connected to the main body of the pyrolysis gas generator (140), and the remainder of the molten liquid and the non-combustible components are introduced into the main body (203) of the steam plasma gasification melting reformer (200) through an inlet (205, 207) connected to the downstream side of the pyrolysis gas generator (140) (see the solid line connecting ‘140’ and ‘203’ in FIG. 1), and the pyrolysis gas generated from the pyrolysis gas generator (140) is introduced into the main body (203) of the steam plasma gasification melting reformer (200) through a pipe line including a pipe (see the dashed line connecting ‘140’ and ‘203’ in FIG. 1), and mixed.

이러한 불연분을 포함하는 용융슬래그와 열분해 가스가 모두 본체(203)로 유입되어 스팀과 플라즈마에 의하여 완전하게 열분해 되지 않은 용융슬래그를 포함하는 불연분 소재는 스팀과 플라즈마에 의하여 열분해 되고, 열분해 중에 발생하거나 열분해가스발생기(140)에서 발생된 타르, 고정탄소 등이 스팀과 플라즈마에 의하여 개질될 수 있다.The molten slag and pyrolysis gas containing such non-combustible components are all introduced into the main body (203), and the non-combustible component material containing the molten slag that is not completely pyrolyzed by steam and plasma is pyrolyzed by steam and plasma, and tar, fixed carbon, etc. generated during pyrolysis or generated in the pyrolysis gas generator (140) can be reformed by steam and plasma.

여기서, 본체(203) 내부의 용융 상태나 분위기 온도 등에 따라 투입부(205, 207)에서 불연분의 투입을 적절하게 제어할 수 있다. 예를 들면, 본체(203) 내부의 용융풀의 높이나 온도 등을 감지하여 복수의 투입부(205, 207, 본 실시예에서는 두 개로 하였으나 필요에 따라 다단으로 또는 하나로도 될 수 있음)인 제1투입부(205)와 제2투입부(207)의 작동을 미도시된 제어부에서 제어하여 본체(203)로 투입되는 투입량을 조절할 수 있다. 그리고, 열분해가스발생기(140)에서 발생된 열분해된 가스도 예를 들면, 스팀이 공급되는 스팀공급구(215)를 통하거나 미도시된 공급라인을 통해 본체(203)로 유입될 수 있다.Here, the injection of non-combustible material from the injection parts (205, 207) can be appropriately controlled according to the molten state or the ambient temperature inside the main body (203). For example, by detecting the height or temperature of the molten pool inside the main body (203), the operation of the first injection part (205) and the second injection part (207), which are multiple injection parts (205, 207, two in this embodiment, but can be multi-stage or single as needed), can be controlled by a control part (not shown) to adjust the injection amount to be injected into the main body (203). In addition, the pyrolysis gas generated from the pyrolysis gas generator (140) can also be introduced into the main body (203), for example, through a steam supply port (215) to which steam is supplied or through a supply line (not shown).

열분해 되어 분진이나 미세하게 떠다니는 타르 성분, 회분 속에 카본 등의 불순물은 스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200)에서 H2와 CO 또는 CO2 로 개질이 되는 것이 본 발명의 특징이다. 스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200)에서는 고온의 스팀과 플라즈마의 아크 에너지를 이용하여 수분이 해리된다.The present invention is characterized in that impurities such as carbon in the dust, finely floating tar components, and ash that are thermally decomposed are reformed into H 2 and CO or CO 2 in the steam plasma gasification melting reforming device (200). In the steam plasma gasification melting reforming device (200), moisture is dissociated using high-temperature steam and arc energy of plasma.

회분 속의 카본 C(s)는 O2와 접촉하여야 고체가 가스(CO)로 변환되므로 산소(O2)나 공기(N2 + O2) 등의 가스화 매체 주입이 불가피하다. Carbon C(s) in the ash must come into contact with O2 to be converted from solid to gas (CO), so injection of a gasification medium such as oxygen ( O2 ) or air ( N2 + O2 ) is inevitable.

만약 공기를 주입한다면, 공기 중 질소(N2)로 인해 발생가스 중에 질소가 대량 포함되어 있어 가스 생성량이 증가하나 상대적으로 가스 열량은 낮아져 가스 품질이 떨어진다는 문제점이 있다. 또한, 순산소(O2)를 주입할 경우에는 질소에 의한 가스 발생량은 증가하지 않지만 발생가스 중 수소 함량이 낮아 수소 생산 효율이 낮은 단점이 있다.If air is injected, the amount of gas produced increases due to the nitrogen ( N2 ) in the air, which contains a large amount of nitrogen, but the heat capacity of the gas is relatively low, which has the problem of lowering the gas quality. In addition, if pure oxygen ( O2 ) is injected, the amount of gas produced due to nitrogen does not increase, but the hydrogen content in the generated gas is low, which has the disadvantage of low hydrogen production efficiency.

이에, 해리 상태의 수분(2H2 + O2)을 주입할 경우 가스 발생량도 적어지고 상대적으로 수소 함량은 많아져 수소를 생산하는데 최상의 방법임을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that when dissociated water (2H 2 + O 2 ) is injected, the amount of gas generated is reduced and the hydrogen content is relatively increased, making it the best method for producing hydrogen.

그러나, 수분 주입 방법을 기존 방식과 같이 건조한 코크스를 슬러리 상태로 만들기 위해 30wt% 이상 혼입 주입하게 되면 수분의 증발 잠열의 소모에 의해 상대적으로 가스의 열량이 낮아지므로 주입 코크스를 건조 상태(5% 이하 수분 포함)로 주입하는 방식이 수소 생산량을 높일 수 있는 바람직한 방법이다.However, if the moisture injection method is used to make dry coke into a slurry state by mixing more than 30 wt% as in the existing method, the heat content of the gas is relatively lowered due to the consumption of latent heat of vaporization of moisture, so the method of injecting the injected coke in a dry state (containing less than 5% moisture) is a desirable method for increasing hydrogen production.

수분을 고온의 증기와 플라즈마를 통해 해리 상태로 주입하는 스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200)를 활용하면, 장치를 콤팩트화할 수 있고 수소 함량을 최대화 시킬 수 있다.By utilizing a steam plasma gasification melting reformer (200) that injects moisture in a dissociated state through high-temperature steam and plasma, the device can be compacted and the hydrogen content can be maximized.

수소의 생산을 극대화하기 위해 플라즈마 매개체 가스로 과열증기가 이용되나 스팀 온도가 너무 낮을 경우 냉각수에 의한 응결로 플라즈마 토치가 누전 등의 문제가 야기되므로 높은 온도의 과열증기가 공급되는 것이 바람직하다.To maximize hydrogen production, superheated steam is used as a plasma medium gas. However, if the steam temperature is too low, problems such as leakage of the plasma torch may occur due to condensation by the cooling water, so it is desirable to supply high-temperature superheated steam.

반면에, 너무 높은 과열증기일 경우에는 토치의 과열 및 냉각 등의 다른 문제가 발생 될 수 있으므로 통상적으로 200 ~ 500℃ 내외의 과열증기가 활용될 수 있으나 바람직하게는 200 ~ 300℃ 범위이고, 더욱 바람직하게는 230 ~ 270℃ 범위이다.On the other hand, if the superheated steam is too high, other problems such as overheating and cooling of the torch may occur, so superheated steam of about 200 to 500°C can be used, but preferably it is in the range of 200 to 300°C, and more preferably it is in the range of 230 to 270°C.

그리고 플라즈마 토치에 의하여 발생되는 온도는 2000 ~ 5000℃ 범위가 바람직하여, 플라즈마에 공급된 과열증기는 아크 에너지에 의하여 약 2500℃ 이상 초고온으로 가열, 해리되어 합성가스 (H2 + O2)로 분리되고 분리된 가스는 폐기물 연료의 탄소(C)와 혼합하여 수성가스(주성분 H2 + CO)로 변화된다.And the temperature generated by the plasma torch is preferably in the range of 2000 to 5000℃, so the superheated steam supplied to the plasma is heated to an ultra-high temperature of about 2500℃ or higher by the arc energy, dissociated, separated into synthesis gas ( H2 + O2 ), and the separated gas is mixed with carbon (C) of waste fuel to change into water gas (main component H2 + CO).

앞에서 설명한 과정을 그림으로 도시한 것이 도 9이다.Figure 9 is a diagram illustrating the process described above.

때 수소 성분은 종래 기술의 최대14.85V%(공기사용) 내지 32.19V%(순산소 사용 시)에서 본 발명에 따르면, 56.84V%(최대65V%)까지도 증가됨을 파일럿 실험을 통해 확인하였다.At this time, it was confirmed through pilot experiments that the hydrogen component increased from a maximum of 14.85 V% (when using air) to 32.19 V% (when using pure oxygen) in the conventional technology to up to 56.84 V% (when using pure oxygen) in accordance with the present invention .

여기서, 스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200)에서 스팀의 공급 온도는 300∼500℃도 범위이고, 플라즈마에 의하여 형성되는 온도는 3,000∼5,000℃범위가 바람직하다. 이 때 본체(203) 내부의 분위기 온도는 약 1300 ℃ 내외가 바람직하다.Here, the supply temperature of steam in the steam plasma gasification melting reforming device (200) is preferably in the range of 300 to 500°C, and the temperature formed by plasma is preferably in the range of 3,000 to 5,000°C. At this time, the ambient temperature inside the main body (203) is preferably about 1,300°C.

이러한 온도 내지 분위기에서 스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200)에서 열분해 대상이 되는 불연물으로부터 열분해 후 발생되는 것은 합성가스(수소 포함 80V%이상), 타르 성분(1mg/NmAt this temperature or atmosphere, what is generated after thermal decomposition from the non-combustible material to be thermally decomposed in the steam plasma gasification melting reformer (200) is synthesis gas (containing hydrogen 80 V% or more) and tar component (1 mg/Nm 33 이하), 슬래그 중의 탄소(0.01wt%) 등을 포함하고 잔류물은 용융슬래그로 용융슬래그배출부(220)를 통해 배출된다.Below), carbon (0.01 wt%), etc. in the slag are included, and the residue is discharged as molten slag through the molten slag discharge unit (220).

스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200)에서 개질의 대상이 되는 것은 타르 성분, 회분 중의 탄소를 포함하며, 개질 결과 탄소, 타르가 가스화 내지 분해된다.In the steam plasma gasification melting reforming device (200), the target of reforming includes tar components and carbon in ash, and as a result of reforming, carbon and tar are gasified or decomposed.

그리고, 토치부(210)는, 도 7과 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 스팀이 공급되는 스팀공급구(215)와, 플라즈마가 생성되는 플라즈마토치(213)를 포함하는 것이 바람직하다.And, as shown in FIG. 7 and FIG. 8a to FIG. 8c, it is preferable that the torch unit (210) include a steam supply port (215) through which steam is supplied and a plasma torch (213) through which plasma is generated.

토치부(210)에서 본체(203)로 스팀을 공급하는 방법은, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 여러 가지 방법이 있다.There are several methods for supplying steam from the torch unit (210) to the main body (203), as shown in FIGS. 8a to 8c.

먼저, 도 8a에서와 같이 플라즈마토치(213)는 복수인 3개(직류 또는 교류의 전극봉을 1개 또는 2개를 포함하는 복수로 사용할 수 있음)를 예로 들었다. 플라즈마토치(213)가 결합되는 본체(203) 하부에는 이와 상극의 전극봉 즉 교류일 경우 상부가 ‘+’극이면 하부는 ‘-’극이며 삼상의 경우 상부가 삼상 전원일 경우 하부는 접지(Ground connection) 또는 Common Base가 설치되는 것이 바람직하다. 본체(203)의 중앙 내지 중심축선에 대하여 동일한 거리로 이격되어 본체(203)에 결합되며, 스팀공급구(215)는 본체(203)의 중앙을 향하도록 본체(203)에 결합되는 것이 하나의 방법이다.First, as shown in Fig. 8a, the plasma torch (213) is an example of a plurality of three (a plurality including one or two direct current or alternating current electrodes can be used). It is preferable that an electrode of the opposite polarity is installed at the lower part of the main body (203) to which the plasma torch (213) is coupled, that is, if the upper part is the ‘+’ pole in the case of alternating current, the lower part is the ‘-’ pole, and if the upper part is the ‘+’ pole in the case of three-phase power, the lower part is the ‘ground connection’ or the ‘common base’. One method is to couple the plasma torch (213) to the main body (203) at an equal distance from the center or central axis of the main body (203) and to couple the steam supply port (215) to the main body (203) so as to face the center of the main body (203).

그리고, 플라즈마토치(313)는 복수인 3개를 예로 들었으며, 도 8b에 도시된 바와 같이, 각 플라즈마토치(313)의 외측에 이중관으로 스팀공급구(315)가 형성되는 것, 도 8c에 도시된 바와 같이, 각 플라즈마토치(413)의 중앙에 스팀공급구(415)가 관통 형성된 것이 각각 다른 방법들이다. 설명하지 않은 도면번호에서 십 단위, 일 단위가 동일하면 앞에서 설명한 구성과 동일한 것으로 이해한다.And, the plasma torch (313) is given as an example of three in number, and as shown in FIG. 8b, a steam supply port (315) is formed as a double pipe on the outside of each plasma torch (313), and as shown in FIG. 8c, a steam supply port (415) is formed penetratingly in the center of each plasma torch (413), which are different methods. In the drawing numbers that are not described, if the tens and ones are the same, it is understood that it is the same as the configuration described above.

스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200)를 후단에 연결된 열분해가스개질장치(160)는 스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200)에서 발생한 가스 성분을 포집하고 정제하며 개질하여 고순도의 수소를 생산하는 기능을 한다. 이렇게 생산된 수소는 수소추출기로 분리 추출하여 공정에 사용되기도 하고 연료전지 등을 작동시킬 수 있는 연료로 활용할 수 있다. 즉, 생산된 가스에는 염소 내지 염화수소가 포함되지 않아 종래기술의 가스보다 본 발명에 따른 가스는 불용물 내지 불순물이 포함되지 않아 활용도 내지 경제성을 향상시킬 수 있다.The pyrolysis gas reforming device (160) connected to the rear end of the steam plasma gasification melting reforming device (200) has the function of capturing, purifying, and reforming the gas components generated in the steam plasma gasification melting reforming device (200) to produce high-purity hydrogen. The hydrogen thus produced can be separated and extracted by a hydrogen extractor and used in the process or can be utilized as fuel for operating fuel cells, etc. That is, the produced gas does not contain chlorine or hydrogen chloride, so that the gas according to the present invention does not contain insoluble substances or impurities compared to the gas of the prior art, thereby improving usability and economic feasibility.

본 발명에서는 염화수소고농도처리기(150) 및 열분해가스개질장치(160)가 발명의 핵심적인 내용이 아니고 그 이전의 공정과 처리 과정이 중요한 구성이므로 이하에서 구체적인 설명을 생략한다.In the present invention, the high-concentration hydrogen chloride treatment device (150) and the thermal decomposition gas reforming device (160) are not the core contents of the invention, and the processes and treatment steps preceding them are important components, so a detailed description thereof is omitted below.

설명하지 않은 참조번호 ‘138’은 열분해탈염소기(130)의 전단부에 소재를 이송시키는 스크류 타입의 이송수단을 나타낸다.The unexplained reference number ‘138’ indicates a screw-type conveying means for conveying materials to the front end of the pyrolysis dechlorinator (130).

그리고 도시하지 않았지만, 열분해탈염소기(130)의 회전축 내부에 길이를 따라 홀을 형성하여 형성된 홀로 열풍이나 스팀, 히팅용 열선, 열매체유 등을 통해 소재로 열전달할 수도 있다. 이러한 열전달은 소재의 온도를 보다 균일하게 유지하여 열분해나 탈염소의 효율성을 향상시킬 수 있다.And although not shown, a hole may be formed along the length of the rotating shaft of the pyrolysis dechlorinator (130) to transfer heat to the material through hot air, steam, a heating wire, heat transfer oil, etc. through the formed hole. This heat transfer can maintain the temperature of the material more uniformly, thereby improving the efficiency of pyrolysis or dechlorination.

아울러 이러한 회전축의 열전달 홀은 이송가열건조기(110), 용융기(120) 또는 열분해가스발생기(140)에도 구비될 수 있다.In addition, the heat transfer hole of the rotation shaft can also be provided in a transfer heating dryer (110), a melter (120), or a pyrolysis gas generator (140).

이러한 구성을 갖는 염소 분리 제거 가스화 시스템의 작동 과정을 도 1 내지 도 4를 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.The operation process of the chlorine separation and removal gasification system having this configuration is specifically examined with reference to FIGS. 1 to 4 as follows.

먼저, 폐PVC를 포함하는 폐플라스틱계의 가연성 폐기물을 투입장치(10)에 투입하면 호퍼본체(11)에 수용된 소재는 하단의 압출수단(13)으로 가압되어 이송가열건조기(110)로 이송된다.First, when combustible waste plastic waste including waste PVC is fed into the feeding device (10), the material received in the hopper body (11) is pressurized by the extrusion means (13) at the bottom and fed to the transfer heating dryer (110).

이송가열건조기(110)의 건조가열자켓(113)의 열풍에 의하여 전달된 열에 의하여 건조가열본체(111)의 소재는 수분, 휘발성 불순물 등이 증발하면서 소재는 건조된 상태를 유지하면서 용융기(120)로 이송된다.The material of the drying heating body (111) is transferred to the melter (120) while maintaining a dried state by evaporating moisture, volatile impurities, etc. by the heat transferred by the hot air of the drying heating jacket (113) of the transfer heating dryer (110).

용융기(120)에서 소재는 열풍에 의하여 공급되는 열에 의하여 소재는 용융되어 고체 상태와 액체 상태(슬러리 상태)를 유지하게 되고 스크류 등의 이송수단에 의하여 열분해탈염소기(130)로 이송된다. In the melter (120), the material is melted by the heat supplied by the hot air, and maintains a solid state and a liquid state (slurry state) and is transferred to the thermal decomposition dechlorinator (130) by a transfer means such as a screw.

이송가열건조기(110), 용융기(120)에서 소재를 이송시키는 이송수단의 회전 속도는 열분해탈염소기(130)에서 소재를 이송시키는 이송수단의 회전 속도에 비하여 매우 느리다.The rotation speed of the transport means for transporting the material in the transport heating dryer (110) and melter (120) is very slow compared to the rotation speed of the transport means for transporting the material in the thermal decomposition dechlorinator (130).

용융기(120)에서 이송된 소재는 열분해탈염소기(130)에서 탈염소본체(131) 내부로 공급되는 스팀과 소재가 접촉하면서 또한 탈염소자켓(132)을 따라 흐르는 열풍에 의한 소재의 가열에 의하여 소재는 열분해가 이루어지고 특히 열분해탈염소기(130)에서는 종래기술과 달리 설정된 온도에서 그리고 고르게 분포된 온도 범위 내에서 소재로부터 염소, 염화수소가 매우 효과적으로 분리될 수 있다.The material transferred from the melter (120) is thermally decomposed by the material coming into contact with the steam supplied into the dechlorination body (131) in the pyrolysis dechlorinator (130) and by the material being heated by the hot air flowing along the dechlorination jacket (132). In particular, in the pyrolysis dechlorinator (130), unlike the prior art, chlorine and hydrogen chloride can be very effectively separated from the material at a set temperature and within an evenly distributed temperature range.

용융기(120)와 열분해탈염소기(130)에서 분리된 가스는 염화수소고농도처리기(150)로 이동하여 고농도의 재생유를 생산할 수 있다.The gas separated from the melter (120) and the thermal dechlorinator (130) can be moved to the high-concentration hydrogen chloride treatment unit (150) to produce high-concentration recycled oil.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 이송가열건조기(110)는 수평 상태로 용융기(120)는 수직 상태로 각각 배치되어 있으며, 수직 상태의 용융기(120)와 수평 상태의 열분해탈염소기(130)는 상호 직교 상태로 배치되어 있다.And, as shown in Fig. 2, the transfer heating dryer (110) is arranged horizontally and the melter (120) is arranged vertically, and the melter (120) in the vertical state and the thermal decomposition dechlorinator (130) in the horizontal state are arranged orthogonally to each other.

열분해탈염소기(130)를 통과한 소재는 연소챔버(40)의 열풍과 내부로 공급되는 스팀에 의하여 보다 고온을 유지할 수 있는 열분해가스발생기(140)에서 수소를 포함하는 가스를 분리하여 열분해가스정제장치(160)로 이동하여 고순도의 수소를 생산할 수 있다.The material that has passed through the pyrolysis dechlorinator (130) can be moved to the pyrolysis gas purification device (160) by separating gas containing hydrogen in the pyrolysis gas generator (140) that can maintain a higher temperature by the hot air of the combustion chamber (40) and the steam supplied inside, thereby producing high-purity hydrogen.

그리고 열분해 되지 않은 잔류물은 필요에 따라 미도시된 컨베이어 등을 거쳐 투입기(205, 207)에 의하여 앞에서 설명한 토치부(210)가 결합된 스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200)의 본체(203)로 투입된다. And the residue that has not been thermally decomposed is fed into the main body (203) of the steam plasma gasification melting reforming device (200) combined with the torch unit (210) described above by an injector (205, 207) through a conveyor (not shown) as needed.

그리고, 열분해가스발생기(140)에서 발생한 열분해 가스도 본체(203)로 유입된다.Additionally, the pyrolysis gas generated from the pyrolysis gas generator (140) is also introduced into the main body (203).

유입된 불연분은 다시 고온의 분위기하에서 용융되면서 가스화가 되고 본체(203) 내부에서 열분해 과정에서 발생한 열분해 가스 중의 타르, 고정탄소 등의 불순물과 열분해가스발생기(140)에서 유입되는 열분해 가스 중의 타르, 고정탄소를 포함하는 불순물은 토치부(210)에서 공급되는 스팀과 플라즈마에 의하여 개질이 될 수 있다.The introduced non-combustible material is melted again in a high-temperature atmosphere and gasified, and impurities such as tar and fixed carbon in the pyrolysis gas generated during the pyrolysis process inside the main body (203) and impurities including tar and fixed carbon in the pyrolysis gas introduced from the pyrolysis gas generator (140) can be reformed by steam and plasma supplied from the torch unit (210).

여기서, 스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200)의 분위기 온도를 일정범위로 유지하기 위해서는 주입되는 불연분인 열분해 잔류물량과 열분해 생성가스의 공급량을 고려하여 전력 공급량을 제어하면서 공급하여야 한다. 또한 플라즈마토치(213)의 아크봉은 소모성이므로 소모량만큼 공급해 주어야한다. 이를 제어하기 위해서는 투입 잔류물의 양에 따라 슬래그 생성량이 달라지고 슬래그 용융량에 따라 용탕의 높이가 달라지므로 이를 전류 또는 전압 변동량으로 감지하여 공급 전력을 제어하는 방식이 바람직하다. 감지 대상이 전류 변동량이 될 것인지 전압 변동량이 될 것인지는 세 개의 플라즈마토치(213)의 아크봉에 삼상 전력을 공급해주는 교류전원장치의 종류에 따라 결정된다. Here, in order to maintain the ambient temperature of the steam plasma gasification melting reformer (200) within a certain range, the power supply must be controlled and supplied by considering the amount of pyrolysis residue, which is the incombustible component, and the supply amount of pyrolysis generated gas. In addition, since the arc rod of the plasma torch (213) is consumable, it must be supplied in the amount consumed. In order to control this, since the amount of slag produced varies depending on the amount of the input residue, and the height of the molten metal varies depending on the amount of slag melted, it is preferable to detect this as a current or voltage fluctuation and control the power supply. Whether the current fluctuation or the voltage fluctuation is the target of detection is determined by the type of AC power supply that supplies three-phase power to the arc rods of the three plasma torches (213).

한편, 가열버너(60)에 의하여 가열되어 연소챔버(40)에서 발생된 고온의 열풍은 열분해가스발생기(140) - 열분해탈염소기(130) - 용융기(120) - 이송가열건조기(110)를 거쳐 필요에 따라 외부로 배출될 수 있지만 대부분 열풍순환팬(50)에 의하여 다시 연소챔버(40)로 순환되어 폐열이 재활용되어 시스템의 열효율을 향상시킬 수 있다.Meanwhile, the high temperature hot air generated in the combustion chamber (40) by being heated by the heating burner (60) can be discharged to the outside as needed through the pyrolysis gas generator (140) - pyrolysis dechlorinator (130) - melter (120) - transfer heating dryer (110), but most of it is circulated back to the combustion chamber (40) by the hot air circulation fan (50) so that the waste heat is recycled, thereby improving the thermal efficiency of the system.

그리고, 도 10에 도시된 흐름도에서와 같이, 스팀플라즈마가스화 용융개질장치(200)를 통과한 타르가 거의 없고 수소 함량이 높은 합성가스는 혼합, 냉각, 집진 등과 WGS 반응기(Water Gas Shift Reaction) 등을 거쳐 매우 고순도의 합성가스로 변화하고 합성가스에서 수소를 분리하고 잉여가스는 린번엔진 등의 발전에 활용할 수 있다.And, as shown in the flow chart in Fig. 10, the synthesis gas having almost no tar and high hydrogen content that has passed through the steam plasma gasification melting reformer (200) is changed into a very high purity synthesis gas through mixing, cooling, dust collection, etc., and a WGS reactor (Water Gas Shift Reaction), etc., and hydrogen is separated from the synthesis gas, and the surplus gas can be used for power generation such as a lean burn engine.

이에, 본 발명에 따르면, PVC를 포함하는 가연성 폐플라스틱 등으로 이루어진 폐연료 (생활, 산업, 폐플라스틱, 지정폐기물 등의 가연성폐기물, 또는 혼합 폐플라스틱)로 활용할 수 있는 가연성 폐기물 중에 함유된 염소 성분을 상압과 고른 온도 조건을 유지하여 효율이 향상된 열분해 조건을 통해 제거하고 열분해 과정에서 형성된 고정탄소, 타르 등의 불순물을 스팀플라즈마가스화 용융으로 분해한 후의 정제된 고순도 합성가스를 수소 생산 등의 원료로 이용할 수 있으며 장치를 컴팩트화 할 수 있고 수소 발생량을 증대시켜 고부가가치의 합성가스 원료를 생산하는 스팀플라즈마가스화 용융개질장치를 갖는 PVC 다량 함유 폐플라스틱 열분해 가스 개질 고순도(수소 극대화) 원료 생산 시스템을 제공할 수 있다.Accordingly, according to the present invention, a high-purity synthesis gas can be produced by removing chlorine components contained in combustible waste that can be used as waste fuel (combustible waste such as household, industrial, waste plastic, designated waste, or mixed waste plastic) made of combustible waste plastic including PVC through improved pyrolysis conditions by maintaining atmospheric pressure and constant temperature conditions, and by decomposing impurities such as fixed carbon and tar formed in the pyrolysis process through steam plasma gasification melting, and using the purified high-purity synthesis gas as a raw material for hydrogen production, etc., and by compacting the device and increasing the amount of hydrogen produced, thereby producing a high-value-added synthesis gas raw material, a system for producing high-purity (hydrogen maximization) raw material by reforming pyrolysis gas of PVC-rich waste plastic can be provided.

또한, 폐연료가 열분해 가스화 된 후 정제 등의 공정을 거쳐 가스 엔진이나 터빈에 활용될 수 있고 또는 수소를 생산하여 안정된 품질을 갖는 정제된 합성가스 청정원료를 고효율로 생산할 수 있는 스팀플라즈마가스화 용융개질장치를 갖는 PVC 다량 함유 폐플라스틱 열분해 가스 개질 고순도(수소 극대화) 원료 생산 시스템을 제공할 수 있다.In addition, a high-purity (hydrogen maximization) raw material production system for PVC-rich waste plastic pyrolysis gas reforming having a steam plasma gasification melting reforming device capable of producing purified synthetic gas clean raw materials with high efficiency by producing hydrogen after waste fuel is pyrolyzed and gasified and then undergoing a process such as purification, which can be used in a gas engine or turbine, or can be used in a high-purity (hydrogen maximization) raw material production system for PVC-rich waste plastic pyrolysis gas reforming having a steam plasma gasification melting reforming device capable of producing purified synthetic gas clean raw materials with stable quality with high efficiency by producing hydrogen.

또한, 열풍 순환 간접 가열식 열분해로의 장점을 접목할 수 있는 스팀플라즈마가스화 용융개질장치를 갖는 PVC 다량 함유 폐플라스틱 열분해 가스 개질 고순도(수소 극대화) 원료 생산 시스템을 제공할 수 있다.In addition, a high-purity (hydrogen maximization) raw material production system for PVC-rich waste plastic pyrolysis gas reforming can be provided, which has a steam plasma gasification melting reforming device that can incorporate the advantages of a hot air circulation indirect heating pyrolysis furnace.

여기서, 본 발명의 일 실시예를 도시하여 설명하였지만, 본 발명의 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.Although one embodiment of the present invention has been illustrated and described herein, those skilled in the art will appreciate that modifications to the present embodiment can be made without departing from the principles or spirit of the invention. The scope of the invention is defined by the appended claims and their equivalents.

1000 : 염소 분리 제거 가스화 시스템
10 : 투입장치 11 : 호퍼본체
13 : 압출수단 40 : 연소챔버
50 : 열풍순환팬 60 : 가열버너
70 : 연소공기팬 80 : 방폭구
110 : 이송가열건조기 111 : 건조가열본체
113 : 건조가열자켓 120 : 용융기
121 : 용융본체 123 : 용용기자켓
130 : 열분해탈염소기 131 : 탈염소본체
132 : 탈염소자켓 133 : 확관부
134 : 패들 135 : 스팀노즐
136 : 열전달부재 137 : 기밀유지부재
138 : 탈염소스크류 139 : 바이패스 자동댐퍼
140 : 열분해가스발생기 143 : 액상이송펌프
150 : 염화수소고농도처리기 160 : 열분해가스정제장치
200, 300, 400 : 스팀플라즈마가스화 용융개질장치
203 : 본체 205, 207 : 제1 및 제2 투입부
210 : 토치부 213 : 플라즈마토치
215 : 스팀공급구 220 : 용융슬래그배출부
1000: Chlorine Separation Removal Gasification System
10: Feeder 11: Hopper body
13: Extrusion means 40: Combustion chamber
50: Hot air circulation fan 60: Heating burner
70: Combustion air fan 80: Explosion-proof hole
110: Transfer heating dryer 111: Drying heating main body
113: Dry heating jacket 120: Melter
121: melting body 123: melting vessel jacket
130: Thermal dechlorination device 131: Dechlorination body
132: Dechlorination jacket 133: Expansion pipe
134: Paddle 135: Steam nozzle
136: Heat transfer member 137: Sealing member
138: Dechlorination screw 139: Bypass automatic damper
140: Pyrolysis gas generator 143: Liquid transfer pump
150: High-concentration hydrogen chloride treatment unit 160: Pyrolysis gas purification unit
200, 300, 400: Steam plasma gasification melting reforming device
203: Main body 205, 207: First and second input sections
210: Torch section 213: Plasma torch
215: Steam supply port 220: Molten slag discharge port

Claims (7)

스팀플라즈마가스화 용융개질장치를 갖는 PVC 다량 함유 폐플라스틱 열분해 가스 개질 고순도(수소 극대화) 원료 생산 시스템에 있어서,
폐 PVC를 포함하는 폐플라스틱 폐기물인 소재를 수용하여 압축하는 투입장치와;
상기 투입장치로부터 수용되는 상기 소재를 열풍으로 간접 가열 가능하게 마련된 이송가열건조기와;
상기 이송가열건조기에서 이송된 소재를 수용하여 수직으로 이송하면서 열풍의 간접 가열에 의하여 용융되어 슬러리 상태를 유지 가능하게 마련된 용융기와;
상기 용융기에서 이송된 소재를 간접 가열시키는 열풍과 직접 가열시키는 스팀에 의하여 가열되고 열풍의 흐름과 소재의 이송 방향은 동일하여 탈염소 영역의 설정된 온도 범위에서 체류시간을 증대시키며 염소 내지 염화수소를 효율적으로 분리시키고 배출 가능하게 마련된 열분해탈염소기와;
상기 열분해탈염소기에서 이송된 소재를 상기 열분해탈염소기의 온도보다 높은 온도로 가열하여 열분해하여 수소를 포함하는 가스를 분리하는 열분해가스발생기와;
상기 열분해가스발생기에서 이송되는 잔류탄소와 불연분을 가스화 및 용융슬래그화하고, 상기 열분해가스발생기에서 발생된 가스에 함유된 탄소 또는 타르를 포함하는 고분자 불순물을 제거 가능하게 상기 열분해가스발생기의 하류에 마련된 스팀플라즈마가스화 용융개질장치;를 포함하되,
상기 스팀플라즈마가스화 용융개질장치는, 이송된 불연분과 가스를 수용하는 본체와, 상기 본체 내부로 스팀과 플라즈마를 공급 가능하게 상기 본체에 결합된 토치부와, 상기 열분해가스발생기에서 발생된 불연분을 상기 본체로 안내하는 투입부를 포함하며,
상기 토치부는, 스팀을 공급하는 스팀공급구와, 플라즈마를 공급하는 플라즈마공급토치를 포함하되,
상기 플라즈마공급토치는 복수로 구비되어 상기 본체의 중앙에 대하여 동일한 거리로 이격되어 상기 본체에 결합되며, 상기 스팀공급구는 상기 본체의 중앙을 향하도록 상기 본체에 결합되는 것을 특징으로 하는 원료 생산 시스템.
In a high-purity (hydrogen maximization) raw material production system for PVC-rich waste plastic pyrolysis gas reforming with a steam plasma gasification melting reforming device,
An input device that receives and compresses waste plastic waste including waste PVC;
A transfer heating dryer capable of indirectly heating the material received from the above input device with hot air;
A melter configured to receive the material transferred from the above-mentioned transfer heating dryer, transport it vertically, and melt it by indirect heating of hot air to maintain a slurry state;
A thermal dechlorination dechlorinator that is heated by hot air that indirectly heats the material transferred from the above melter and steam that directly heats it, and the flow of the hot air and the direction of transfer of the material are the same, thereby increasing the residence time within the set temperature range of the dechlorination area and enabling efficient separation and discharge of chlorine and hydrogen chloride;
A pyrolysis gas generator that heats the material transferred from the pyrolysis dechlorinator to a temperature higher than the temperature of the pyrolysis dechlorinator and pyrolyzes it to separate a gas containing hydrogen;
A steam plasma gasification melting reforming device provided downstream of the pyrolysis gas generator, which gasifies and melts slags residual carbon and incombustible matter transferred from the pyrolysis gas generator and removes polymer impurities including carbon or tar contained in the gas generated from the pyrolysis gas generator;
The above steam plasma gasification melting reforming device includes a main body for receiving transported incombustible matter and gas, a torch unit coupled to the main body for supplying steam and plasma into the interior of the main body, and an input unit for guiding incombustible matter generated from the pyrolysis gas generator into the main body.
The above torch part includes a steam supply port for supplying steam and a plasma supply torch for supplying plasma,
A raw material production system characterized in that the plasma supply torch is provided in plurality and is spaced apart from the center of the main body at an equal distance and coupled to the main body, and the steam supply port is coupled to the main body so as to face the center of the main body.
제1항에 있어서,
상기 스팀플라즈마가스화 용융개질장치에서는 카본을 가스화하기 위하여 스팀과 플라즈마가 작용하여 고온에서 카본이 해리 상태의 수분(2H2 + O2)에 의하여 수성가스(주성분 H2 + CO)로 변화되는 것을 특징으로 하는 원료 생산 시스템.
In the first paragraph,
A raw material production system characterized in that in the above steam plasma gasification melting reforming device, steam and plasma are applied to gasify carbon, and carbon is changed into water gas (main component H 2 + CO) by dissociated water (2H 2 + O 2 ) at high temperature.
제2항에 있어서,
상기 스팀은 200 ~ 500℃ 범위를 포함하고, 상기 플라즈마에서 공급되는 아크 에너지에 의한 온도는 3000 ~ 5000℃ 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 원료 생산 시스템.
In the second paragraph,
A raw material production system characterized in that the steam has a temperature range of 200 to 500°C, and the temperature by the arc energy supplied from the plasma has a temperature range of 3000 to 5000°C.
삭제delete 삭제delete 스팀플라즈마가스화 용융개질장치를 갖는 PVC 다량 함유 폐플라스틱 열분해 가스 개질 고순도(수소 극대화) 원료 생산 시스템에 있어서,
폐 PVC를 포함하는 폐플라스틱 폐기물인 소재를 수용하여 압축하는 투입장치와;
상기 투입장치로부터 수용되는 상기 소재를 열풍으로 간접 가열 가능하게 마련된 이송가열건조기와;
상기 이송가열건조기에서 이송된 소재를 수용하여 수직으로 이송하면서 열풍의 간접 가열에 의하여 용융되어 슬러리 상태를 유지 가능하게 마련된 용융기와;
상기 용융기에서 이송된 소재를 간접 가열시키는 열풍과 직접 가열시키는 스팀에 의하여 가열되고 열풍의 흐름과 소재의 이송 방향은 동일하여 탈염소 영역의 설정된 온도 범위에서 체류시간을 증대시키며 염소 내지 염화수소를 효율적으로 분리시키고 배출 가능하게 마련된 열분해탈염소기와;
상기 열분해탈염소기에서 이송된 소재를 상기 열분해탈염소기의 온도보다 높은 온도로 가열하여 열분해하여 수소를 포함하는 가스를 분리하는 열분해가스발생기와;
상기 열분해가스발생기에서 이송되는 잔류탄소와 불연분을 가스화 및 용융슬래그화하고, 상기 열분해가스발생기에서 발생된 가스에 함유된 탄소 또는 타르를 포함하는 고분자 불순물을 제거 가능하게 상기 열분해가스발생기의 하류에 마련된 스팀플라즈마가스화 용융개질장치;를 포함하되,
상기 스팀플라즈마가스화 용융개질장치는, 이송된 불연분과 가스를 수용하는 본체와, 상기 본체 내부로 스팀과 플라즈마를 공급 가능하게 상기 본체에 결합된 토치부와, 상기 열분해가스발생기에서 발생된 불연분을 상기 본체로 안내하는 투입부를 포함하며,
상기 토치부는, 스팀을 공급하는 스팀공급구와, 플라즈마를 공급하는 플라즈마공급토치를 포함하되,
상기 플라즈마공급토치는 복수로 마련되고,
상기 각 플라즈마공급토치의 중앙에 관통된 상기 스팀공급구를 포함하거나, 상기 각 플라즈마공급토치의 외측 이중관으로 상기 스팀공급구가 형성된 것을 특징으로 하는 원료 생산 시스템.
In a high-purity (hydrogen maximization) raw material production system for PVC-rich waste plastic pyrolysis gas reforming with a steam plasma gasification melting reforming device,
An input device that receives and compresses waste plastic waste including waste PVC;
A transfer heating dryer capable of indirectly heating the material received from the above input device with hot air;
A melter configured to receive the material transferred from the above-mentioned transfer heating dryer, transport it vertically, and melt it by indirect heating of hot air to maintain a slurry state;
A thermal dechlorination dechlorinator that is heated by hot air that indirectly heats the material transferred from the above melter and steam that directly heats it, and the flow of the hot air and the direction of transfer of the material are the same, thereby increasing the residence time within the set temperature range of the dechlorination area and enabling efficient separation and discharge of chlorine and hydrogen chloride;
A pyrolysis gas generator that heats the material transferred from the pyrolysis dechlorinator to a temperature higher than the temperature of the pyrolysis dechlorinator and pyrolyzes it to separate a gas containing hydrogen;
A steam plasma gasification melting reforming device provided downstream of the pyrolysis gas generator, which gasifies and melts slags residual carbon and incombustible matter transferred from the pyrolysis gas generator and removes polymer impurities including carbon or tar contained in the gas generated from the pyrolysis gas generator;
The above steam plasma gasification melting reforming device includes a main body for receiving transported incombustible matter and gas, a torch unit coupled to the main body for supplying steam and plasma into the interior of the main body, and an input unit for guiding incombustible matter generated from the pyrolysis gas generator into the main body.
The above torch part includes a steam supply port for supplying steam and a plasma supply torch for supplying plasma,
The above plasma supply torch is provided in multiples,
A raw material production system characterized in that the steam supply port is formed by a double pipe on the outside of each plasma supply torch or by including the steam supply port penetrating the center of each plasma supply torch.
제1항 또는 제6항에 있어서,
상기 열분해가스발생기에서 발생된 액상연료를 상기 본체로 이송하는 고온의 액상이송펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원료 생산 시스템.
In claim 1 or claim 6,
A raw material production system characterized by further comprising a high-temperature liquid transport pump that transports liquid fuel generated in the pyrolysis gas generator to the main body.
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