KR19990023301A - 폐플라스틱의 고형연료화장치 - Google Patents

Abstract

염화수소가스가 수증기와 혼합한 상태에서 방출되기 때문에 처리해야하는 가스량이 많아진다. 탈염소할 필요가 없는 폐플라스틱에도 동일한 예열반응기를 사용하기 때문에 작업능률이 좋지 않고 에너지도 소비된다.

이를 해결하기 위해 폐플라스틱(P)을 최저온도가 100∼170℃의 범위가 되도록 승온시키고 수증기를 외부로 방출시킴과 동시에 연화된 폐플라스틱(P)을 배출시키는 감용화(減容化)장치(2)와, 감용화장치(2)에서 폐플라스틱(P)을 최저온도가 250∼400℃의 범위가 되도록 승온시키고 폴리염화비닐을 열분해시켜 발생한 염화수소가스를 외부로 방출시킴과 동시에 용융된 폐플라스틱(P)을 배출시키는 탈염소장치(3)와, 탈염소장치(3)로부터 방출되는 염화수소가스를 중화시키는 염화수소처리장치(5)를 갖추고, 또한 감용화장치(2) 및 탈염소장치(3)는 각각 2축압출기에 의해 구성되며 가열장치(6)(7)가 부속되어있다.

Description

폐플라스틱의 고형연료화장치

본 발명은 폐플라스틱의 고형연료화장치에 관한 것으로서 자세하게는 연소시에 부식성가스나 유독가스발생의 원인이 되는 염소를 제거한 고형연료를 얻기 위한 장치에 관한 것이다.

종래 자원의 유효이용면에서 도시쓰레기나 산업폐기물로서 폐기되는 폐플라스틱을 고형연료로 이용하고 있었다. 이런종류의 고형연료화장치로서 연소시에 부식성가스나 유독가스발생의 원인이 되는 염소를 제거하기 위해 폐플라스틱에서 탈염소화를 행하는 것도 제안되고 있다. 이는 잡다한 폐플라스틱에 포함되는 폴리염화비닐등에서 염화수소가스를 방출시키는 것으로 염화수소가스를 방출시킨 후 폴리염화비닐 등을 용융상태의 폐플라스틱에 혼합시키는 경우와, 폐플라스틱에서 분리시키는 경우가 있다. 이중 염화수소가스를 방출시킨 후 폴리염화비닐 등을 용융한 폐플라스틱에 혼합시킨 것은 폐플라스틱의 고형연료화장치의 구조가 간소해지는 이점이 있기 때문에 저가인 고형연료를 얻을 수 있어 바람직하다.

이런종류의 염화수소가스를 방출시킨 후 폴리염화비닐 등을 용융상태의 폐플라스틱에 혼합시키는 고형연료화장치로서는 예를들어 일본국 특개평 8-60168호 공보에 기재된 것이 알려져있다. 이는 예열반응기와 성형기를 구비하며, 예열반응기는 투입구에서 용융혼합기내로 투입된 폐플라스틱을 용융·혼합 및 탈염소처리하여 배출구에서 배출하고, 성형기는 폐기물 투입구로부터 투입된 가연성 폐기물(폐플라스틱 이외의 건조처리된 가연성 폐기물)을 예열반응기의 배출구로부터 성형실내로 밀어넣은 용융 폐플라스틱과 교반·혼합하면서 가압하여 다이스로부터 밀어낸다.

그러나 이와같은 종래의 폐플라스틱의 고형연료화장치에서는 다음과 같은 기술적인 문제를 가지고 있다.

(1) 예열반응기에 있어서, 염화수소가스가 수증기와 혼합한 상태에서 방출되기 때문에 처리해야하는 가스량이 많아진다. 이에 따라 염화수소가스의 처리장치를 포함하는 고형연료화장치가 대형화될 뿐아니라 고형연료화의 작업능률이 좋지 않다.

(2) 탈염소를 행할 필요가 없는 폐플라스틱의 경우에 있어서도 동일한 예열반응기를 그 상태로 사용하게 되므로 고형연료화의 작업능률이 좋지 안을뿐 아니라 상당히 많은 에너지를 소비하게 된다.

본 발명은 이와같은 종래의 기술적인 문제를 해결하기 위한 것으로 그 구성은 다음과 같다.

청구항 1의 발명은 소정크기로 파쇄된 상태에서 공급구(2a)로부터 공급되는 폐플라스틱(P)을 수지온도가 100∼170℃ 의 범위가 되도록 승온시키고, 수증기를 벤트공(2c)에서 외부로 방출시킴과 동시에 연화한 폐플라스틱(P)을 배출기(2b)로부터 배출시키는 압출기로 이루어지는 감용화장치(減容化裝置)(2)와, 감용화장치(2)에 의해 연화시킨 상태에서 공급구(3a)로부터 공급되는 폐플라스틱(P)을 수지온도가 250∼400℃ 의 범위가 되도록 승온시키고 폐플라스틱(P)에 포함되는 폴리염화비닐을 열분해시켜 발생한 염화수소가스를 벤트공(3c)으로부터 외부로 방출시킴과 동시에 용융된 폐플라스틱(P)을 배출구(3b)로부터 배출시키는 압출기로 이루어지는 탈염소장치(3)와, 탈염소장치(3)의 벤트공(3c)에서 방출되는 염화수소가스를 중화시키는 염화수소처리장치(5)를 갖추며, 상기 감용화장치(2) 및 탈염소장치(3)중 적어도 한쪽이 2축 압출기에 의해 구성되어있는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 고형연료화장치이다.

청구항 2는 탈염소장치(3)의 배출구(3b)에 접속되는 조립(造粒)겸냉각·탈수장치(4)가 갖춰지고, 탈염소장치(3)의 배출구(3b)로부터 배출되는 폐플라스틱(P)이 절단됨과 동시에 수냉·탈수되는 것을 특징으로 하는 청구항 1의 폐플라스틱의 고형연료화장치이다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 관한 폐플라스틱의 고형연료화장치를 도시하는 도면.

도 2는 동일한 폐플라스틱의 처리공정을 도시하는 도면.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 계량기 2: 감용화장치

2a: 공급구 2b: 배출구

2c: 벤트공 3: 탈염소장치

3a: 공급구 3b: 배출구

3c: 벤트공 4: 조립(造粒)겸냉각·탈수장치

5: 염화수소처리장치 6,7: 히터(가열장치)

8: 콘베이어 9: 용기

10: 콘베이어 11: 파쇄기

12: 자선기 13: 선별기

14: 콘베이어 15: 저류호퍼

16: 콘베이어 18: 배기펌프

23: 공급로 P: 폐플라스틱

다음 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 폐플라스틱의 고형연료화장치의 제 1실시예를 도시한다. 고형연료화장치는 계량기(1), 감용화장치(2), 탈염소장치(3), 조립(造粒)겸냉각·탈수장치(4) 및 염화수소처리장치(5)를 주구성요소로 한다.

계량기(1)는 여러 가지 잡다한 복합플라스틱으로 이루어지는 폐플라스틱(P) 을 계량하여 적당량을 감용화장치(2)에 연속적으로 공급하는 기능을 가지며, 예를들어 스크류공급기에 의해 구성된다. 감용화장치(2)는 2개의 스크류를 배럴안에 자유롭게 회전할 수 있도록 하는 2축 압출기에 의해 구성되고, 배럴의 일단 상부에 공급구(2a)를 가지며 타단하부(또는 측부)에 배출구(2b)를 구비함과 동시에 가열장치로서의 히터(6)를 배럴주위에 마련하고 있다. 배출구(2b)의 다이형상은 임의의 형상으로 해도 좋지만 봉형상의 성형품을 얻을 수 있는 것이면 좋다.

감용화장치(2)는 폐플라스틱(P)을 감용화시킴과 동시에 수분을 제거하는 기능을 가지며, 가스분을 방출시키는 탈기공(2c)을 갖는 벤트식압출기로 되어있다. 그러나 감용화장치(2)는 2개의 스크류에 의한 혼련작용 및 히터(6)에 의한 가열에 의해 폐플라스틱(P)의 수지온도가 100∼170℃의 범위가 되도록 승온시킬 수 있으면 된다. 또 감용화장치(2)에 2개의 스크류를 갖추는 이유는 하나의 스크류를 이용한 1축압출기에서는 필림형상의 폐플라스틱이 맞물리기 어렵고, 감용화되기 어렵기 때문이다. 폐플라스틱(P)은 감용화장치(2)내에 있어서 이 소정온도(100∼170℃)에 1∼10분 정도 유지하여 수분이 충분히 증발을 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

탈염소장치(3)는 2개의 스크류를 배럴안에 자유롭게 회전할 수 있도록 마련한 2축 압출기에 의해 구성되고, 배럴의 일단상부에 공급구(3a)를 가지며 타단측부에 배출구(3b)를 구비함과 동시에 가열장치로서 히터(7)를 배럴주위에 마련하고 있다. 탈염소장치(3)는 감용화장치(2)의 배출구(2b)에서 감용화되어 배출되는 폐플라스틱(P)을 그 상태에서 공급구(3a)로부터 받아 들이고, 또한 용융·혼련시킴과 동시에 교반시켜 염화수소가스를 방출시키는 기능을 가지며 가스분을 방출시키는 탈기공(3c)을 갖는 벤트식압출기로 되어있다. 탈염소장치(3)에 2개의 스크류를 구비시키는 이유는 하나의 스크류를 이용한 1축 압출기에서는 충분한 교반·혼련이 확보되기 어렵기 때문이다.

감용화장치(2)의 배출구(2b)로부터 배출되는 폐플라스틱(P)은 스크류에 의한 압출 압력을 받고 있기 때문에 감용화장치(2)의 배출구(2b)와 탈염소장치(3)의 공급구(3a) 사이의 공급로(23)를 단순한 배관에 의해 형성하고 폐플라스틱(P)을 그 상태에서 탈염소장치(3)에 공급할 수 있다. 감용화장치(2)의 배출구(2b)로부터 배출되는 폐플라스틱(P)을 탈염소장치(3)의 공급구(3a)에 자연낙하시켜도 좋다. 또 탈염소장치(3)의 배출구(3b)의 다이형상은 임의의 형상을 줄 수 있지만 뒤에 설명하는 것과 같이 배출구(3b)에 마련되는 커터에 의해 연료로서 취급되기 쉬운 펠릿형상으로 된 성형품을 얻도록 한다.

탈염소장치(3)는 폐플라스틱(P)의 수지온도가 250∼400℃의 범위가 되도록 승온시키고 폐플라스틱(P)에 혼합하고 있는 폴리염화비닐이나 폴리염화비닐덴을 열분해시켜 염화수소가스로서 회수한다. 탈염소장치(3)내의 폐플라스틱(P)은 이 소정온도에 3∼15분 정도 유지하여 열분해를 촉진시키는 것이 바람직하다. 단 폐플라스틱(P)의 온도를 너무 올리면 플라스틱분이 탄화하거나 휘발감량이 증가하기 때문에 바람직하지 않다.

염화수소처리장치(5)는 탈염소장치(3)의 탈기공(3c)로부터 유출되고, 배기펌프(18)에 의해 송기되는 염화수소가스를 냉각하여 염산으로 한 후 수산화나트륨 등의 알칼리와 반응시켜 중화시키는 것으로 구성할 수 있다. 또 조립겸냉각·탈수장치(4)는 탈염소장치(3)의 배출구(3b)로부터 배출되는 용융상태의 폐플라스틱(P)을 커터에 의해 소정길이로 절단함과 동시에 수중에서 냉각하고, 그 후 탈수하는 기능을 갖는다. 이리하여 얻어지는 소정크기의 폐플라스틱(P)은 콘베이어(8)에 올려놓고 용기(9)에 투입하며 필요에 따라 팩포장하여 고형연료가 된다.

다음은 작용에 대해 설명한다.

우선 계량기(1)에 공급되는 폐플라스틱(P)에 대해 설명한다. 이 폐플라스틱(P)은 도 2와 같이 도시쓰레기나 산업폐기물로서, 폐기되어 비파쇄상태의 폐플라스틱(P₁)을 콘베이어(10)에 올려놓고 파쇄기(11)에 공급하여 파쇄하여 감용화장치(2)에 투압가능한 소정크기로 파쇄완료된 폐플라스틱(P₂)을 얻는다. 이 파쇄완료된 폐플라스틱(P₂)은 자선기(磁選機)(12)를 통해 철분을 제거한 후에 선별기(13)에 걸고, 플라스틱 이외의 성분(철이외의 금속, 유리, 토사 등)을 가급적으로 제거하여 폐플라스틱(P)을 얻는다. 폐플라스틱(P)은 콘베이어(14)에 올려놓고 저류호퍼(15)에 저류시켜 둔다.

이와같이 하여 얻어진 폐플라스틱(P)은 필요량을 콘베이어(16)에 올려놓아 계량기(1)로 이끌고, 계량기(1)에 의해 계량하면서 감용화장치(2)의 공급구(2a)에 연속적으로 공급한다. 감용화장치(2)에서는 폐프라스틱(P)이 같은 방향 또는 다른방향으로 회전구동되는 2개의 스크류에 맞물려 혼련되고, 히터(6)에 의한 가열도 받으면서 점점 온도가 올라간다. 감용화장치(2)에서는 폐플라스틱(P)에 포함되는 수분이 증발되는 온도 구체적으로는 수지온도가 100∼170℃의 범위가 되도록 승온시킨다. 이에 따라 폐플라스틱(P)에 포함되는 수분, 그 외의 휘발성분이 기화하여 벤트공(2c)에서 외부로 방출됨과 동시에 연화하면서 용적이 감소한 폐플라스틱(P)이 선단의 배출구(2b)로부터 압출된다. 이 감용된 상태의 폐플라스틱(P)은 커터에 의해 절단되지 않고 탈염소장치(3)의 공급구(3a)에 연속적으로 공급된다. 이와같이 감용화장치(2)내의 폐플라스틱(P)은 단순히 물리적형상이나 밀도가 변화할 뿐이며 플라스틱성분 그자체에 변화는 없다.

탈염소장치(3)에서는 연화한 상태의 폐플라스틱(P)이 같은 방향 또는 다른방향으로 회전구동되는 2개의 스크류에 맞물려 교반을 받고, 히터(7)에 의한 가열도 받으면서 더욱 온도가 올라간다. 탈염소장치(3)에서는 폐플라스틱(P)에 혼재하는 염소를 포함하는 폴리염화비닐 등이 열분해하는 온도, 구체적으로는 수지온도가 250∼400℃ 의 범위가 되도록 하여 염화수소가스를 생성시킴과 동시에 충분한 교반을 부여하여 염화수소가스, 잔여수증기, 디메틸테레 부타레이트 및 테리브탈산 등에 대해 탈기작용을 부여한다. 이 염화수소가스 등은 배기펌프(18)에 의해 끌려 벤트공(3c)에서 유출되고, 도면외의 필터를 통해 불순물이 제거된 후 염화수소 처리장치(5)로 유입한다. 염화수소 처리장치(5)에 유입한 염화수소가스는 물에 녹여 염산으로 한 후 수산화나트륨 등의 알칼리와 반응시켜 중화시킨다. 한편 염소분이 제거된 폐플라스틱(P)은 고온으로 되어 충분히 용융하고, 부피밀도가 더욱 커진 상태에서 탈염소장치(3)의 배출구(3b)로부터 연속적으로 고형연료로서 배출된다.

탈염소장치(3)의 배출구(3b)로부터 연속적으로 배출되는 폐플라스틱(P)은 조립겸 냉각·탈수장치(4)로 이끌리고, 커터에 의해 소정길이로 절단됨과 동시에 수중에서 냉각·고화된 후에 탈수된다. 조립겸냉각·탈수장치(4)로 탈수된 후 폐플라스틱(P)은 고형연료로서 사용에 이용된다. 이 폐플라스틱(P)은 필요에 따라 콘베이어(8)에 올려놓고 용기(9)에 반송한다. 이와같이 하여 감용화장치(2) 및 탈염소장치(3)를 순서대로 연통시키고, 2단계로 충분한 용융을 받은 후 얻어지는 폐플라스틱(P)으로 이루어지는 고형연료는 그 후에 형상이 잘 망가지지 않으며 유송 및 취급에 편리하다.

이와같이 하여 제조된 폐플라스틱의 고형연료는 폐플라스틱만으로 이루어지고, 미리 탈염소가 실시된 고형연료를 얻을 수 있기 때문에 크린연료로서 넓은 용도로 이용될 수 있음과 동시에 보일러 등의 연소시에 부식성가스, 유독가스발생의 원인이 되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 열회수시에 보일러의 슈퍼히터에 의한 과열증기의 온도를 높게 설정(500℃)할 수 있게 되고, 열교환율을 높게할 수 있음과 동시에 발전으로의 이용시에 발전효율이 높아지며 경제적인 면에도 뛰어나다.

그러나 상기 제 1실시예에 있어서는 감용화장치(2) 및 탈염소장치(3)의 양자를 2축 압출기에 의해 구성했지만, 필름형상의 폐플라스틱의 맞물림을 촉진하고 페플라스틱(P)에 충분한 용융을 받을 수 있는 고형연료를 얻을 수 있으면 되고 한쪽을 2축 압출기에 의해 구성하고, 다른쪽을 하나의 스크류를 구비하는 1축압출기에 의해 구성할 수도 있다.

이상 설명한 것에 의해 알 수 있는 것과 같이 본 발명에 관한 폐플라스틱의 고형연료화장치에 의하면 다음과 같은 효과를 나타낼 수 있다.

청구항 1에 관한 발명에 의하면 감용화장치 및 탈염소장치를 갖추고, 감용화장치에 있어서 미리 수증기가 양호하게 제거됨과 동시에 연화·감용화된 상태의 폐플라스틱이 탈염소장치에 공급되며, 탈염소장치에 있어서 폐플라스틱에 포함되는 폴리염화비닐이 열분해되어 염화수소가스를 발생하고, 이 염화수소가스를 벤트공으로부터 외부로 방출시킨다. 이와같이 수증기 및 염화수소가스를 선택적으로 분별제거하기 때문에 소형의 염화수소 처리장치에 의해 염화수소가스를 능률적으로 제거할 수 있다. 덧붙여서 탈염소를 행할 필요가 없는 폐플라스틱의 경우에는 탈염소장치로의 공급을 생략하고, 감용화장치로부터 배출되는 감용화된 페플라스틱을 그 상태로 고형연료할 수 있기 때문에 폐플라스틱의 고형연료를 효율적으로 제조할 수 있다.

Claims (2)

1. 소정크기로 파쇄된 상태에서 공급구(2a)로부터 공급되는 폐플라스틱(P)을 수지온도가 100∼170℃ 의 범위가 되도록 승온시키고, 수증기를 벤트공(2c)에서 외부로 방출시킴과 동시에 연화한 폐플라스틱(P)을 배출구(2b)로부터 배출시키는 압출기로 이루어지는 감용화(減容化)장치(2)와,

   감용화장치(2)에 의해 연화시킨 상태에서 공급구(3a)로부터 공급되는 폐플라스틱(P)을 수지온도가 250∼400℃의 범위가 되도록 승온시키고, 폐플라스틱(P)에 포함되는 폴리염화비닐을 열분해시켜 발생한 염화수소가스를 벤트공(3c)에서 외부로 방출시킴과 동시에 용융된 폐플라스틱(P)을 배출구(3b)로부터 배출시키는 압출기로 이루어지는 탈염소장치(3)와,

   탈염소장치(3)의 벤트공(3c)에서 방출되는 염화수소가스를 중화시키는 염화수소처리장치(5)를 갖추고,

   상기 감용화장치(2) 및 탈염소장치(3)중 적어도 한쪽이 2축 압출기에 의해 구성되어있는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 고형연료화장치.
2. 제 1항에 있어서,

   탈염소장치(3)의 배출구(3b)에 접속되는 조립(造粒)겸냉각·탈수장치(4)를 갖추고, 탈염소장치(3)의 배출구(3b)에서 배출되는 폐플라스틱(P)이 절단됨과 동시에 수냉·탈수되는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 고형연료화장치.