KR200197674Y1 - 브라운가스를 이용한 폐기물 용융, 탄화 처리설비 - Google Patents

Abstract

본 고안의 목적은 소규모의 폐기물처리와 저비용 에너지로 가연성, 불연성 폐기물을 동시에 용융 처리하며 용융열에 탄화물을 생산하여 공해물질 흡착물 재료를 생산함에 있다.

이를 위해 본 고안은, 함체 또는 콘테이너등 일정한 공간에 가열수단, 용융노, 탄화노, 공해 제거장치,열교환장치,브라운가스 발생장치로 구성되고, 가열수단은 브라운 가스를 분사하는 토치또는 버너, 자동제어판으로 구성되고, 용융로는 도가니, 고온발생노, 용융물배출관, 내화벽,단열층으로 구성되며, 탄화노는 외통,내통,교반장치로 구성된다. 또한 공해제거 장치는 물통과 물공급 펌프, 중화, 흡수, 고온 산화장치로, 열교환장치는 냉각관. 그리고 배기가스,열의 배출통로로 구성된다.

Description

브라운가스를 이용한 폐기물 용융, 탄화 처리설비{Waste plant device using brown gas}

본 고안은 각종 폐기물을 처리하기 위한 폐기물 처리설비에 관한 것으로, 특히 소규모의 폐기물처리와 저비용 에너지로 가연성, 불연성 폐기물을 동시에 용융 처리하고, 용융열을 이용하여 공해물질 흡착물 재료인 탄화물을 생산할 수 있도록 된 브라운가스를 이용한 폐기물 용융, 탄화 처리설비에 관한 것이다.

일반적으로 가정이나 산업현장에서 배출되는 여러 종류의 쓰레기는 이를 수집하여 종류별로 분류한후 매립하거나 소각하여 처리하게 된다.

근래에 들어와서 생활 쓰레기와 산업 폐기물이 급증하여 심각한 환경오염 문제가 되고 있는 데, 이러한 쓰레기의 증가는 산업의 발달과 비례하여 누적되어가고 있으며, 더불어 환경오염을 시키는 요인으로 작용하고 있는 것이다. 따라서, 상기한 바와 같은 재활용이 불가능한 쓰레기들을 소각하여 처리하게 된다.

그러나, 소각할 때 발생하는 미연소 성분 또는 연소 생성물 등과 같은 유해가스는 대기를 오염시키는 요인으로 작용하기 때문에, 폐기물을 소각하여 재(회분)로 처리하는 소각로는 대기오염을 예방하기 위하여 유해가스 및 분진의 대기방출 제한이 절대적으로 요구된다.

그러나 종래의 소각장치들은 산화 방식의 소규모의 소각기로 공해에 대한 안전성이 없다는 문제점을 가지고 있다.

또한 폐기물처리에 있어 용융 방식은 소규모의 용융설비는 없었으며, 대형의 용융설비는 전기,화석연료를 사용하므로 고비용으로 경제성에서 발전이 없었다. 그리하여 본 고안과 같은 용융과 탄화, 공해방지 시설을 구비한 설비는 대형이나 소형의 설비가 개발되지 못하였다. 또한 폐기물처리 설비로서 이동하며 폐기물을 처리하는 설비는 전무한 실정이다.

이에 본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 브라운 가스의 안정적 열핵반응 연소를 유도하여 목적 온도를 유지시키며 폐기물을 용융,탄화 처리하는 브라운가스 연소를 이용한 폐기물 용융, 탄화 처리설비를 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본 고안은 소형으로 이동이 간편하면서 폐기물을 용융,탄화처리하고, 공해가스의 발생을 방지할 수 있도록 된 폐기물 처리장치를 제공함에 또다른 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 페기물 처리설비의 정면도,

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 페기물 처리설비의 측면도,

도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 페기물 처리설비의 후면도,

도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 페기물 처리설비의 평면도,

도 5는 본 고안의 일실시예에 따른 페기물 처리설비의 정단면도,

도 6은 본 고안의 일실시예에 따른 페기물 처리설비의 측단면도,

도 7은 본 고안의 일실시예에 따른 페기물 처리설비의 평단면도,

도 8은 본 고안에 따른 용융도가니의 정단면상세도,

도 9는 본 고안에 따른 용융도가니의 측단면상세도,

도 10은 본 고안에 따른 도가니의 평면 상세도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1. 도가니 2. 도가니와 내화벽 사이공간

3. 가열노 4. 내화벽

5. 단열벽 6. 단열재

7. 브라운 가스 토치구 8. 브라운 가스토치

9. 가열노 열배출통로 10. 용융노 배기가스 배출관

11. 탄화노 탄화물배출관 12. 브라운 가스 발생기

13. 물통 14. 물공급모터

15. 분진통 16. 싸이크론

17. 충진물 18. 물공급관

19. 모터 20. 배출스크류축

21. 교반날개 22. 교반축

23. 교반축홀더 24. 베어링

25. 외통 26. 내통

27. 배출스크류 28. 열교환기

29. 스크레버 30. 스크레버 가스배출관

31. 흡착설비 32. 연돌

33. 투시구 34. 브라운가스토치장치구

35. 용융물배출통 36. 자동제어기장치

37. 분진배출문 38. 용융물배출관

39. 용융대상물투입문 40. 냉각기관

41. 탄화대상물투입문 42. 폐수교환장치

43. 브라운가스발생장치문 44. 탄화노

45. 탄화노 내통 가스배출구 46. 배출가스이송관

48. 탄화물배출통로 49. 분리벽

50. 외통폐열배출구 51. 폐열배출관

52. 외통,내통사이공간 53. 정화가스배출관

54. 분리벽단열재 55. 싸이크론 배출가스이송관

56. 스크레버 가스주입구 57. 외통 상,하공간 분리장치

58. 배기 자동배출장치

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 함체 또는 콘테이너등 일정한 공간에 구비되는 가열수단, 용융부, 탄화부, 공해가스 제거부, 열교환장치, 브라운가스 발생부로 구성되고, 가열수단은 브라운 가스를 분사하는 토치 또는 버너, 자동제어판으로 구성되고, 용융부는 도가니, 고온발생노, 용융물배출관, 내화벽,단열층으로 구성되며, 탄화부는 외통, 내통, 교반장치로 구성된다. 또한 공해가스 제거부는 물통과 물공급 펌프, 중화, 흡수, 고온 산화장치로, 열교환장치는 냉각관. 그리고 배기가스,열의 배출통로로 구성된다.

이하 본 고안의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 페기물 처리설비의 정면도이고, 도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 페기물 처리설비의 측면도이며, 도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 페기물 처리설비의 후면도이고, 도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 페기물 처리설비의 평면도이다.

상기 도면에 의하면, 일정크기로 제작된 함체 외부 정면, 측면, 후면으로 함체 내부의 도가니 중앙 중심부를 형하여 브라운 가스를 연료로 하는 토치가 각각 장입 설치되도록 토치장치구(34)가 형성되고, 함체 정면 하부에도 도가니 하부로 브라운 가스 토치장치구(34)가 형성되어 있으며, 함체 전면에 투시구(33)가 장치되어 도가니의 용융상태를 확인할 수 있도록 되어 있으며 각 장치를 제어하는 제어판(36)이 장치된다.

함체 외장 안의 단열재 표면에는 노내부의 압력측정장치(도시하지않음) 온도측정장치(도시하지않음)가 부착되어 제어장치에 연결된다. 함체 측면상부에는 탄화통 내부와 연결되어 탄화물을 탄화통에 장입시킬 수 있도록 탄화대상물 투입문(41)이 설치되고, 도가니 내부로 용융대상물을 투입하기 위한 용융대상물 투입문(39)이 장치되어 있다. 또한 함체 하부에는 도가니로로부터 용융물질을 배출시키기 위한 용융물 배출통(35)이 설치된다.

도면부호 (32)는 배기가스를 배출시키기 위한 연돌이다.

또한, 도 5와 도 6 및 도 7은 본 고안의 일실시예에 따른 페기물 처리설비의 정단면도, 측단면도, 평단면도로서, 처리설비 외형을 이루는 함체는 외장재인 강판, 강판내부에 단열재(6), 단열재 내부에 내화벽(4)으로 조성되고, 함체 내부는 내화벽(4) 안쪽으로 고순도 내화물질로 재작된 용융도가니(1)가 놓여진다.

또한 용융도가니(1)와 내화벽(4) 사이 공간(2)은 용융도가니(1) 하부층까지 공간층으로 조성하여 내화물질를 재료로 하여 각종형태로 압축 성형된 가열매체(2-1)를 충진한다.

용융도가니(1)는 원형, 타원형, 사각형, 직사각형으로 압축성형된 도가니(1)에 내화도가 다른 내화물질로 벽돌를 제조하여 도 9에 도시된 것과 같이 외노(1-3)와 내노(1-1)를 축조하여 제조된다. 그리고 용융도가니(1) 하부에는 가열노(3)로서 가열공간층을 형성시킨다. 그리고 도가니함체(1)와 내화벽(4) 사이의 공간(2) 상부는 배기의 배출통로(9)를 제외하고 전부 밀봉된다. 그리고 용융도가니(1) 상부층에는 물질를 탄화하고 열분해하는 탄화노(44)가 장치된다.

탄화노(44)는 외통(25)과 내통(26)으로 구성되고 외통(25)에는 용융도가니(1)와 내화벽(4)사이의 공간(2)과 연결된 열배출통로(9)가 연결장치된다. 그리고 외통(25) 상부에는 탄화노(44)를 가열한 폐열의 배출구(50)가 부착되어, 열교환기(28)의 열투입구(도시하지않음)와 배출관(51)으로 연결 부착된다. 열교환기(28)에서 스크레버(29) 시설까지 열교환된 배기가스의 이송관(도시하지않음)이 연결설치된다.

또한 도 6에 도시된 바와 같이, 외통(25)의 내부는 상하로 분리장치(57)가 설치되어 있고, 분리장치(57)의 후미 한측 공간(도시하지않음)만이 통하도록 되어있어서 열이 하부에서 상부로 이동하도록 구성되어 있다.

또한 내통(26)의 상부에는 가스배출구(45)가 1개 이상 장치되어 있고 외통(25)을 통과하여 삽입된 배출관(46)이 배출구(45)에 연결설치되며, 상기 배출관(46)은 용융도가니(1)와 내화벽(4) 사이 공간(2)으로 연결된 구조로 되어 있다.

탄화물 배출통로(48)는 내통(26)의 탄화물 배출구로 부터 용융도가니 상부측면까지 토치분사 화염의 안측으로 장치된다.

또한 함체내부 용융도가니(1)의 외부 내화벽(4)의 한 측면 외부에는 함체 하부에서 탄화노(44) 하부로 분리벽(49)이 조성되고 분리벽(49)외부에 단열재(54)를 조성하여 용융도가니(1)와 분리된 공간층으로 형성한다.

상기 용융도가니(1) 측면 공간층에는 가스응축장치(도시하지 않음)와 응축물저장통(도시하지 않음), 공해가스 정화장치로서 싸이크론(16), 분진함(15), 스크레버(29)와 물통(13)과, 물 공급장치(14), 흡착설비(31), 열교환기(28), 브라운가스 발생장치(12)가 장치된다.

또한, 위 각 설비로 연결된 관들(9,10,30,46,48,51,53,55기타 도시하지않음)이 장치되어 있다.

그리고 밀폐분위기의 용융도가니(1) 내부에서 브라운 가스의 과잉 열핵반응으로 인한 과열을 제어하기 위하여 배기가스 배출관(10)에 배기의 배출량을 조절하는 자동장치를 부착하여 배기의 배출량 자동조절로 노 내부의 브라운가스 열핵반응 과잉연소를 제어한다.

배기량 조절 장치는 용융도가니(1) 내의 온도가 목적온도 이상으로 상승되면 배기가스 배출관(10)을 많이 열어서 노내부에서 브라운 가스의 열핵반응 연소열을 배출시켜 핵반응 고리를 차단하여 과열을 방지하며, 온도가 내려가면 배출관(10)을 좁게 폐하여 온도를 상승시킨다.

위와 같이 구성된 용융 탄화설비의 운용기술은 다음의 실시예와 같이 제공된다.

불연성 폐기물를 투입문(39)을 통하여 투입하고 브라운가스를 연료로하여 토치(8) 또는 버너로 분사하여 연소시켜 연소화염으로 불연성 폐기물를 용융 한다.

이때 브라운 가스는 물질의 원자핵속에 침투하여 열핵반응을 이르켜 물질의 용융점의 온도로 발열한다. 또한 용융도가니(1) 하부의 가열노(3)에서도 브라운 가스가 주입되어 연소화염이 용융도가니(1) 하부에서 발열물체(도시하지않음)에 접촉되며 용융도가니(1)와 내화벽(4) 사이 공간(2)의 가열매체(2-1)와 용융도가니(1)를 가열 한다.

가열된 용융도가니(1)내 용융대상 물질은 완전히 용융되고, 용융 과정의 모든열가스(용융도가니 하부에서 발생시킨 열가스는 제외)는 용융로에서 배기가스 배출관(10)을 통하여 사이크론(16)설비로 배출되어진다. 싸이크론(16)에서 분진이 제거된 용융 배기열가스는 이송통로(55)를 따라서 용융도가니(1) 하부 가열노(3)에 투입되어 썹씨1250도 이상의 고온에 반응되어 다이옥신, 다이옥신 합성 전구물질, 기타 가연성 공해물질이 산화분해 되고, 용융도가니 하부의 가열노(3)에서 발생시킨 고열에 흡수되어 열배출 통로(9)를 따라 탄화로 외통,내통 사이공간(52)으로 투입되어 탄화노 내통(26)을 가열한다.

이때 내통(26)내부의 온도는 섭씨 450도 이상에 이르게 된다.

탄화로 내통(26)을 가열한 열가스는 폐열배출구(50)로 배출되어 배출통로(51)를 통하여 함체내에 설치된 열교환기(28)에서 낮은 온도로 변화 하여 스크레버설비(29)에서 공해가 흡수제거되고 이송관(30)을 통하여 흡착설비(31)에 투입되어 잔유공해물질이 제거되어 배출통로(31)를 따라서 연돌(32)에 의하여 대기로 배출된다.

한편, 함체측면에 부착된 탄화대상물 투입구(41)로 탄화통(44) 내부에 탄화 대상물질을 투입한다. 탄화 대상물질은 교반날개(21)에 교반되어 열에 고르게 반응되며 탄화물과 기화된 가스로 분해된다.

기화된 가스는 가스배출구(45)로 배출되어 가스이송관(46)을 통하여 가스응축기(도시하지 않았음)로 투입되어 응축물과 비응축가스로 분리되며, 비응축가스는 배출관(46)으로 위 싸이크론(16)에서 투입된 가스와 혼합되어 가열노(3)에 투입되어 고온에 반응된다. 탄화 대상물질에 따라서 가스응축기를 제외할 수 있다.

그리고 탄화물은 내통(26) 하부에 장치된 탄화물질 배출용 스크류(27)에 의해 이송되어 용융도가니(1)내로 투입된다.

위에 있어 탄화내통에서 배출되는 탄화물은 분진 비산의 방지를 위하여 용융도가니(1) 상부 측면까지 장치한 탄화물 배출관(11)을 통하여 용융도가니(1)로 배출되어 용융된다.

또한 용융도가니(1)는 가열과 냉각의 연속과 용융도가니(1)의 부위에 따라 가열된 온도가 다름으로 인하여 용융도가니(1)가 균열되어 붕괴되는 것을 방지하기 위하여 고순도 내화물를 원형, 타원형, 사각형, 직사각형으로 압축성형하고 내부와 외부를 각부위의 접촉열의 온도에 따라 종류가 다른 내화물로 벽돌를 제조하고, 벽돌로 축조하여 용융도가니(1)를 제조하여 함체 내부에 장치한다.

또한 용융노 내부에서 브라운가스의 과잉 열핵반응 연소를 제어 하기 위하여 배기의 배출관(10)에 배기량을 조절하는 장치를 설치하여 용융도가니(1) 내부에서 브라운가스 과잉 열핵반응이 발생되어 과열되면 배출관(10)을 확장시켜 노내부에서 배기가스를 많이 배출시켜 열핵반응을 제어하여 원하는 온도를 유지시킨다.

이상 설명한 바와 같은 본 고안에 따른 브라운가스 연소 용융로에 의한 용융, 탄화 폐기물처리 설비에 의하면, 불연성 폐기물 용융처리와 용융 간접열에 의한 가연성 폐기물의 탄화 처리등 모든 폐기물을 동시에 폐기 처리하고, 물을 동력원으로하여 저비용으로 폐기물을 처리하며 설치장소의 면적이 최소화 하는데 효과 적이다. 또한 폐기물에 따라 이동설치에 용이 하고, 차량으로 이동하면서 폐기물을 처리할수 있으므로 소규모 폐기물 처리에 아주 효과적이다.

Claims (7)

1. 일정크기로 외형을 이루는 함체와, 함체 내부에 설치되어 폐기물을 용융처리하기 위한 용융부, 폐기물을 탄화처리하기 위한 탄화부, 용융부를 가열하기 위한 가열수단, 폐기물로부터 발생되는 공해가스를 처리하기 위한 공해가스 제거부로 이루어진 브라운가스를 이용한 폐기물 용융, 탄화 처리설비.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가열수단은 함체 내부 또는 외부에 설치되는 브라운가스 발생기와, 브라운가스를 용융부에 투입하여 폐기물을 용융시키기 위한 토치로 이루어진 것을 특징으로 하는 브라운가스를 이용한 폐기물 용융, 탄화 처리설비.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 용융부는 함체 내부에 설치되는 단열재와 내화벽, 내화벽 내부에 놓여져 폐기물을 용융시키기 위한 용융도가니, 용융도가니로와 내화벽 사이에 조성된 공간에 충전되는 내화물로 성형된 열매체로 이루어진 것을 특징으로 하는 브라운가스를 이용한 폐기물 용융, 탄화 처리설비.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 탄화부는 용융도가니의 상부 또는 측면에 설치되고, 원형 또는 사각형으로 형성된 외통과 내통, 외통과 내통사이의 공간에 충진되는 가열매체, 용융도가니로의 열을 배출하기 위해 외통에 형성되는 열배출구, 내통에 설치되어 탄화폐기물과 가스를 배출시키기 위한 탄화물배출구, 가스배출구, 탄화노를 내부에 설치되어 탄화물을 교반시키기 위한 교반장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 브라운가스를 이용한 폐기물 용융, 탄화 처리설비.
5. 제 1 항에 있어서, 함체 후면과 상면에 냉각장치가 설치된 것을 특징으로 하는 브라운가스를 이용한 폐기물 용융, 탄화 처리설비.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 공해가스 제거부는 사이크론, 열교환기, 스크레버로 이루여져, 열가스는 순차적으로 용융노 내부공간에서 싸이크론, 싸이크론에서 용융도가니와 내화벽 사이공간, 용융도가니와 내화벽 사이공간에서 탄화노 열투입구, 탄화노 열배출구에서 열교환기, 열교환기에서 스크레버 가스주입구, 스크레버 가스배출구에서 흡착장치 가스주입구, 흡착장치 가스배출구에서 연돌로 이동하고, 탄화물에서 발생되는 기화가스는 탄화노 내통 가스배출구에서 가스응축기, 가스응축기에서 용융도가니와 내화벽사이공간으로 보내져 열가스의 이동경로를 따라 이송되는 것을 특징으로 하는 브라운가스를 이용한 폐기물 용융, 탄화 처리설비.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 용융도가니와 사이크론을 연결하는 배기가스배출관에 배기량을 조절하는 장치가 부착되어 배기량를 조절하여 노내부의 온도를 제어 하는 것을 특징으로 하는 브라운가스를 이용한 폐기물 용융, 탄화 처리설비.