KR20020080579A - 가연성 폐기물을 폐기물 고형연료로 성형시키는 방법 및장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전처리 공정에서 분쇄되어 건조된 가연성 폐기물을 폐기물 고형연료로 성형시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 방법은 성형장치의 호퍼부(10)에 가연성 폐기물이 투입될 때, 50% 내지 90%의 단백질을 함유하고 있는 폐유기성 슬러지를 함께 상기 호퍼부(10)에 투입하며, 여기에서 상기 폐유기성 슬러지는 상기 성형장치의 출구측에서 2㎏f/㎠ 내지 3㎏f/㎠의 압력 하에서 120℃ 내지 130℃의 온도를 갖고 있는 것으로 되어 있고;

상기 방법에 따라, 분쇄되어 건조된 가연성 폐기물을 폐기물 고형연료로 성형시키는 장치는 스크류부(30)의 축(31)의 양단 사이에 스크류펌프의 로테이터 형상의 스크류(32)가 형성되어 있으며, 그리고 상기 스크류(32)도 케이싱부(20)와 같이 테이퍼 형상으로 되어 있는 것으로 되어 있다.

Description

가연성 폐기물을 폐기물 고형연료로 성형시키는 방법 및 장치{method and apparatus for forming a combustible refuse into a refuse derived fuel}

본 발명은 폐기물 고형연료를 성형화 시키는 성형 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파쇄, 선별, 건조, 분쇄 등의 전처리 공정을 거친 폐기물을 팰릿(pellet type)타입의 폐기물 고형연료(RDF; Refuse Derived Fuel)로 성형화 시키는 성형 방법 및 장치에 관한 것이다.

통상적으로 사업장 폐기물과 생활 폐기물은 재생이 가능한 물품과 분리되어 수거되고 있으며, 이와 같이 분리 수거된 폐기물은 폐기물 매립장의 땅속에 매립되거나 폐기물 소각장에서 소각 처리된다. 그 동안 폐기물을 매립하는 것이 일반적이었으나, 매립장 확보의 어려움과 매립장 부근의 심한 환경오염 등의 여러 이유로 인하여 폐기물 소각에 의한 폐기물의 처리가 점차로 늘어가고 있는 추세이며, 지방자치단체는 관할 구역 내에 소각장 설치를 확대하고 있다.

하지만, 이러한 폐기물 소각 방식은 2차 오염물질의 배출로 인해 환경보존과 국토관리 보존 측면에서 사회문제화가 되고 있고, 생활수준이 높아짐에 따라 폐기물의 조성 중에 종이류, 폐비닐 등의 가연성 성분의 비중이 점점 높아지게 되었다.

따라서, 폐기물 처리 방식은 이러한 사업장 폐기물, 생활 폐기물 등에서 불연성 폐기물(철금속, 비철금속, 초자기류 등)을 제거한 후, 폐기물 고형연료를 만드는 것이 고려되고 있다.

폐기물 고형연료란, 생활 폐기물, 사업장 폐기물 등을 파쇄, 선별 등 적절한 전처리공정을 거쳐 건조, 분쇄, 성형 등으로 가공하여 폐기물이 가지고 있는 연료적인 가치를 향상시킨 생산품을 의미한다. 즉, 폐기물 고형연료란 폐기물중에서 가연성 쓰레기만을 선별하여 함수율, 불순물, 입도, 재의 함량 등을 조절하여 성형함으로써 취급이 용이한 고형연료로 만든 것으로서, 다음과 같은 조건을 구비하여야 한다.

- 제품으로서 발열량이 높을 것

- 제품의 함수율이 낮을 것

- 폐기물 고형연료의 조성 배합률이 균일할 것

- 저장 및 수송이 편리할 것

- 대기오염이 적을 것

- 기존의 고체연료를 사용하는 로와 호환성을 가질 것

통상적으로 사업장에서 배출되는 폐기물(폐지류, 폐비닐 등)이 상기와 같은 폐기물 고형연료로 되기 위한 조건에 가장 적합한 것으로 공지되어 있다.

따라서, 종래의 폐기물 고형연료를 성형화 시키는 성형장치에서는, 함수율 10 % 이하로 건조된 가연성 폐기물인 폐지류, 폐비닐 등의 피성형물 재료가 투입되어, 피성형물에 대한 테이퍼형 케이싱 및 스크류부의 마찰작용을 이용하여 상기 피성형물이 원하는 형상으로 압축 성형되어서, 일정 형상의 폐기물 고형연료가 되게 된다.

여기에서, 가열 시에도 일정 체적을 유지하는 상기 폐지류는 상기 폐기물 고형연료가 셀(cell)구조를 갖게 하는 작용을 하며, 상기 폐비닐은 상기 압축 성형시 상기 마찰력에 의해 약 150℃ 정도 가열되어 용융되어 냉각처리시 응고되어서, 상기 폐비닐과 혼합되어 있는 가연성 폐기물을 단단히 접합 결합시켜서, 상기 폐기물 고형연료가 일정 형상을 유지하게 한다.

하지만, 종래의 성형장치는 상기 폐비닐을 용융시키기 위해서, 상기 종래의 성형장치의 케이싱의 출구측 배부 공간을 약 5 내지 10㎏f/㎠의 압력 상태로 만들어야 한다. 따라서, 상기 종래의 성형장치는 케이싱의 출구측에서 상기와 같은 압력상태를 만들기 위해, 상기 케이싱의 테이퍼부 및 상기 스크류부의 길이가 길었고, 테이퍼부 및 스크류부의 경사도도 커서, 재료비가 많이 들고 제작 공정도 많은 시간을 필요로 한다는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 상기 종래의 성형장치내에 투입된 피성형물이 출구측에서 5 내지 10㎏f/㎠의 압력을 받고 있는 상태에서 출구를 빠져나와, 상기 성형장치내에서 상기 피성형물의 약 150℃의 수분이 급속하게 대기압 상태에 놓이게 되면, 증기로 변환되면서 급속한 부피확장을 하게 된다. 상기 피성형물에 함유된 증기가 급속하게부피 확장하게 되면, "뻥"하는 굉음과 함께 상기 혼합된 피성형물을 주위 공간으로 파편으로서 퍼지게 되어, 상기 종래의 성형장치는 작동 중, 고장이 발생되고, 작업자에게 공포감을 주고, 작업장 주위 뿐만 아니라 인근 지역을 오염시킨 다는 문제점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 종래의 성형장치에서 피성형물을 단단하게 접합 결합시키는 폐비닐을 접착제로서 사용하지 않고 단지 피성형물 재료로서 사용하고, 상기 폐비닐 보다 낮은 압력 또는 낮은 온도에서 접착제 역할을 할 수 있는 폐유기성 슬러지를 상기 피성형물을 단단하게 접합 결합시키는 접착제로서 사용하는 가연성 폐기물 성형 방법과, 그리고 이 방법을 수행하기 위해, 스크류부와 케이싱부의 테이퍼부의 길이가 감소되어 있고, 상기 스크류의 테이퍼부와 케이싱의 테이퍼부의 경사도가 종래 보다 완만하게 되어 있음과 동시에 부하를 많이 요구하는 테이퍼진 표준형 스크류를 대신하여 부하를 많이 요구하지 않는 테이퍼진 스크류펌프의 로테이터형 스크류를 구비하는 성형장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

도 1은 본 발명에 따라 가연성 폐기물을 폐기물 고형연료로 성형시키는 방법 및 장치를 설명하는 도면.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 전처리 공정에서 분쇄되어 건조된 가연성 폐기물인 폐지류, 폐비닐 등을 성형장치의 호퍼부를 통하여 투입하고, 투입된 상기 가연성 폐기물을 성형장치의 케이스부에 내장된 스크류부에 의해 출구측으로 이송 혼합하면서 압축 성형하여 폐기물 고형연료로 만드는 성형방법에 있어서, 상기 성형장치의 호퍼부에 상기 가연성 폐기물이 투입될 때, 50% 내지 90%의 단백질을 함유하고 있는 폐유기성 슬러지를 함께 상기 호퍼부에 투입하며, 여기에서 상기 폐유기성 슬러지는 상기 성형장치의 출구측에서 2㎏f/㎠ 내지 3㎏f/㎠의 압력 하에서 120℃ 내지 130℃의 온도를 갖고 있는 것으로 되어 있고,

상기 방법을 수행하기 위해, 분쇄되어 건조된 가연성 폐기물을 폐기물 고형연료로 성형시키기 위해 호퍼부, 테이퍼진 케이싱부, 테이퍼진 스크류부, 상기 스크류부를 구동시키는 모터 및 다이를 가지고 있는 성형장치에 있어서, 상기 스크류부는 상기 스크류부의 축의 양단 사이에 스크류펌프의 로테이터 형상의 스크류가 형성되어 있으며, 그리고 상기 스크류도 상기 케이싱부와 같이 테이퍼 형상으로 되어 있는 것으로 되어 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명에 따른 성형 방법 및 장치의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 성형장치가 부호 100으로서 지지되어 도시되어 있다. 상기 성형장치(100)는 호퍼부(10), 테이퍼진 케이싱부(20), 스크류부(30), 상기 스크류부(30)를 구동시키는 모터(40) 및 플랜지 등을 이용하여 상기 테이퍼진 케이싱부(20)의 배출측 단부에 결합된 다이(50)를 포함하고 있다.

상기 호퍼부(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전처리 공정에서 함수율 10% 이하로 분쇄 건조된 가연성 폐기물인 유기성 슬러지, 폐지류, 폐비닐 등이 투입되기에 용이한 형상으로 되어 있다. 여기에서, 상기 유기성 슬러지는 50% 내지 90%의 단백질을 함유하고 있으며, 120℃ 내지 130℃에서 접착성을 나타내는 것으로 알려져 있다.

상기 호퍼부(10)는 배출측에 도 1에 도시된 바와 같이 케이싱부(20)와 일체로 연결되어 있고, 상기 케이싱부(20)는 테이퍼진 형상으로 되어 있다.

상기 케이싱부(20)의 배출측에는 도 1에 도시된 바와 같이, 다이(50)가 상기 케이싱부(20)의 단부에 결합수단(예를 들면, 플랜지)을 이용하여 케이싱부(20)와 동심으로 연결되어 있다.

상기 스크류부(30)의 축(31)은 일단이 상기 호퍼부(10)의 일단을 관통하여 뻗어서 모터(40)에 연결되어 있고, 타단이 상기 케이싱부(20)의 출구측 단부를 관통하여 뻗어서 다이(50)의 축받이부(51)에 지지되어 있어, 상기 호퍼부(10) 및 상기 케이싱부(20) 내에서 상기 스크류부(30)는 회전 가능하다.

상기 스크류부(30)의 축(31)의 양단 사이에는 스크류펌프의 로테이터 형상의 스크류(32)가 형성되어 있으며, 또한, 상기 스크류(32)도 상기 케이싱부(20)와 같이 테이퍼형상으로 되어 있다.

여기에서, 종래 보다 낮은 압력으로 피성형물을 압축 성형하기 위해, 본 실시예의 성형장치(100)는 종래의 테이퍼진 표준형 스크류 보다 작은 압축작용을 제공하는 상기 스크류펌프의 로테이터 형상의 스크류(32)를 가지고 있고, 그리고 종래의 케이싱부의 테이퍼부와 스크류부의 테이퍼부의 경사도 및 길이 보다도 작은 케이싱부의 테이퍼부와 상기 스크류의 테이퍼부를 가지고 있다.

상기 다이(50)는 중앙에 상기 축(31)의 타단을 회전 가능하게 지지하기 위한 축받이부(51)가 형성되어 있으며, 상기 축받이부(51)의 둘레에 일정 간격을 두고서배출구멍(52)이 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 성형장치(100)의 작동에 대해서 설명하면 다음과 같다.

먼저, 호퍼부(10)에 가연성 폐기물인 폐유기성 슬러지, 폐지류, 폐비닐 등이 투입되면, 상기 투입된 가연성 폐기물은 상기 모터(40)에 의해 구동되는 스크류부(30)가 회전운동 함에 따라, 상기 케이싱부(20)내로 이송된다.

상기 케이싱부(20)와 상기 스크류부(30)는 입구측이 큰 직경을 가지고 있고, 출구측이 작은 직경을 가지고 있는 테이퍼 형상을 하고 있어, 상기 케이싱부(20)와 상기 스크류부(30)에 의해 구획 형성된 공간이 입구측에서 출구측으로 갈수록 작아진다.

따라서, 상기 스크류부(30)에 의해 출구측으로 이송되는 상기 가연성 폐기물은 출구측으로 이송됨에 따라, 상기 케이싱부(20) 및 상기 스크류부(30)에 의한 압축력 및 마찰력도 증가되어서 받게 된다. 이때, 폐유기성 슬러지는 케이싱부(20)의 출구측 부근에서 약 2㎏f/㎠의 압력상태에서 약 120℃ 내지 130℃ 정도의 온도를 갖게 되어, 상기 폐유기성 슬러지와 혼합된 폐비닐, 폐지류 등을 접착 결합시킨다. 여기에서, 상기 가연성 폐기물에 함유된 수분은 약 상기 케이싱부(20)의 출구측 부근에서 약 2㎏f/㎠ 내지 3㎏f/㎠의 압력상태에서 약 120℃ 내지 130℃정도의 온도를 갖게 된다.

케이싱부(20)의 출구측에서 혼합되어 접착 결합된 상기 가연성 폐기물은 다이(50)에 형성된 다수의 배출구멍(52)을 통하여 배출되어 대기 중에 배출되어 냉각된다. 여기에서, 상기 가연성 폐기물중에 함유된 수분은 상기 케이싱부(20) 내에서약 120℃ 내지 130℃정도의 온도를 갖고 있어서, 대기 중에 배출되어도 종래와 같이 급격하게 부피 팽창을 하지 않는다.

따라서, 상기 다이(50)를 빠져나온 상기 가연성 폐기물은 그 압축된 상태를 그 대로 유지되며, 굉음이나, 가연성 폐기물의 파편을 유발하지 않는다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 성형장치에서는 폐비닐 보다 낮은 압력 또는 낮은 온도에서 접착제 역할을 할 수 있는 폐유기성 슬러지가 접착제로서 사용됨으로써, 스크류부와 케이싱부의 테이퍼부의 길이가 감소되었고, 상기 스크류의 테이퍼부와 케이싱의 테이퍼부의 경사도도 종래 보다 완만하게 되었고, 그리고 고압을 형성시키는 테이퍼진 표준형 스크류를 대신하여 저압을 형성시키는 테이퍼진 스크류펌프의 로테이터형 스크류가 채용됨으로써, 상기 성형장치는 종래의 성형장치에 비하여 재료비 및 제작시간을 절감시켰으며, 성형장치를 작동시키기 위한 동력도 절감시킬 수 있었다.

또한, 폐비닐 보다 낮은 압력 또는 온도에서 접착제 역할을 하는 폐유기성 슬러지를 접착제로서 사용함으로써, 종전에 매립되거나 소각될 폐유기성 슬러지를 재활용함으로써 자원낭비를 방지함과 동시에 환경오염 또한 방지할 수 있게 되었다.

또한, 폐비닐 보다 낮은 압력 또는 온도에서 접착제 역할을 하는 폐유기성 슬러지를 접착제로서 사용함으로써, 가연성 폐기물에 함유된 수분이 성형장치에서 배출될 때 급격하게 부피팽창하지 않아, 굉음이나, 피성형물의 파편을 유발하지 않게 하여서, 작업시 성형기의 고장 발생을 감소시키고, 작업자에게 공포감을 주지 않았으며, 작업장 주위의 환경오염도 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. 전처리 공정에서 분쇄되어 건조된 가연성 폐기물인 폐지류, 폐비닐 등을 성형장치의 호퍼부(10)를 통하여 투입하고, 투입된 상기 가연성 폐기물을 성형장치의 케이스부(20)에 내장된 스크류부(30)에 의해 출구측으로 이송 혼합하면서 압축 성형하여 폐기물 고형연료로 만드는 성형방법에 있어서,

   상기 성형장치의 호퍼부(10)에 상기 가연성 폐기물이 투입될 때, 50% 내지 90%의 단백질을 함유하고 있는 폐유기성 슬러지를 함께 상기 호퍼부(10)에 투입하며, 여기에서 상기 폐유기성 슬러지는 상기 성형장치의 출구측에서 2㎏f/㎠ 내지 3㎏f/㎠의 압력 하에서 120℃ 내지 130℃의 온도를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 성형방법.
2. 분쇄되어 건조된 가연성 폐기물을 호퍼부(10), 테이퍼진 케이싱부(20), 스크류부(30), 상기 스크류부(30)를 구동시키는 모터(40) 및 다이(50)를 가지고서 제 1항의 성형 방법에 따라, 폐기물 고형연료로 성형시키는 성형장치에 있어서,

   상기 스크류부(30)는 상기 스크류부(30)의 축(31)의 양단 사이에 스크류펌프의 로테이터 형상의 스크류(32)가 형성되어 있으며, 그리고 상기 스크류(32)도 상기 케이싱부(20)와 같이 테이퍼 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 성형장치.