KR20020082184A - 폐타이어 자동연속식 유화,카본블랙,와이어코어 재생장치 - Google Patents

폐타이어 자동연속식 유화,카본블랙,와이어코어 재생장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐타이어를 공해 없이 자동 연속으로 유화 (경유, 중유) 처리하고, 양질의 카본을 회수 후 타이어 내부에 양질의 금속성 와이어를 손쉽게 회수함으로서, 국가의 자원을 절약하고, 환경을 보호한다.
연간 국내에서 발생되는 폐타이어는 자동차 산업의 발달로 보급률이 지속적으로 커지고 있으나 폐타이어의 구조적 형상과 소재의 특성으로 재활용시키지 못하고 일부 시멘트 제조회사 등에서 일괄 소각처리 및 방치되는 실정이며 재활용하기 위하여 처리 공정상 파쇄를 할 수밖에 없는 타이어의 구조적 특성상 처리용도와 처리비용이 경제수익을 이루지 못하고 있는것이 현 실정이다.
이러한 폐기물의 환경오염과 국가경제산업에 지대한 악영향을 미치고 있음으로 폐타이어의 원료소재의 특성상 양질의 소재를 사용하고 있음으로 이러한 소재를 최대한 회수 가능 토록하는 방법으로 파쇄하지 않은 채 연속공정으로 대체에너지 (경유, 중유)를 회수함과 동시에 양질의 카본 블랙과 양질의 금속 와이어 코어를 회수하여 국가산업 경제절약에 이바지하며 무한한 원료로서 방치되어있는 폐타이어를 고 수익환경처리 사업이 가능토록 하여 널리 국가환경보호와 경제수익, 인류건강을 이룰 수 있는 것을 특징으로 하는 장치에 관한 발명인 것이다.

Description

폐타이어 자동연속식 유화,카본블랙,와이어코어 재생장치{Recycling machine of waste tire for oil, carbon and wire core by auto continuous process}
본 발명은 폐타이어 자동 연속식 유화, 카본 블랙, 와이어 코어 재생 장치에 관한 것으로서 자동차 산업의 급속한 발달과 보급으로 연간 내수용으로 생산되는 것이 약 2,600 만개로 추정되며 폐타이어 발생 량은 연 1,700 만개 가량 발생되고 있으며, 그 처리방법은 크게 3가지로 구분된다. 원형을 그대로 이용하여 토목공사, 수출, 매립하는 경우와 시멘트 킬른 소각 및 건류 소각이 있고 재생 타이어로 고무를 분말화하여 재활용하는 방법들이 있으나 그중 폐타이어의 소각 열을 이용하는 시멘트 킬른 방법을 가장 많이 사용하고 있다.
그러나, 이와 같은 시멘트 킬른의 소각 방식에는 폐타이어의 구성상 Styrene 과 Butadien을 포함한 합성 고무에서 납, 아연, 비소, 크롬 등 17종 이상의 중금속을 포함하고 있기에 이러한 타이어를 연소 시켰을 때 복합적 유해 성분 배출로 유독한 합성물이 생길 뿐 아니라 염화물 에 의한 다이옥신, 벤젠계의 불완전 연소시 발생되는 다이옥신과 퓨란, PCB (Polychlorinated Biphenals), PHA (Polyaronatic Hydrocarbon)을 배출하게되어 대기 환경오염의 영향을 미치고있고 이러한 시멘트 킬른의 위험성의 원인은 2차 연소실을 갖고있는 폐기물 소각로 보다 불완전한 연소 체계를 이루고 있기에 시멘트 킬른의 구조적 통제불능 시간 즉, 킬른의 고장 정전에 의한 불완전 연소가 되는 경우는 더욱 많은 위험 물질이 발생되어 대기오염의 환경 파괴를 일으키는 기술들이다. 그러나 본 발명은 폐타이어의 구성 소재의 특성을 최대한 재생코자 함이며 석유 부산물인 석유 합성 화합물을 열분해 하여 간접가열 방식에서 무산소 조건으로 저온 반응시켜 열 분해하여 대체 에너지 (경유, 중유)를 생산하고 안질의 카본 블랙을 전량 회수할 수 있으며 와이어 코어를 금속 분리기에서 분리 할 수 있는 장치로 구성되어진다.
본 발명의 특징으로는 종래의 폐타이어 열 분해 기술은 열 분해 이전 과정에서 열 분해 할 수 있는 상태의 일정크기의 입자로 파쇄 후 벳치식 (Batch)으로 열 분해 하였으나 이는 폐타이어의 구성인 와이어 코어의 분리를 할 수 없기에 파쇄 및 열분해 공정 이 별도로 이루어져야 하며 특수 파쇄기가 아니면 폐타이어를 파쇄 할 수 없고 파쇄공정에서 잦은 고장으로 고 비용의 운전비를 요하는 것 이 현 실정이나 본 발명은 폐타이어를 파쇄하지 아니하고 원형그대로 자동 투입, 배출하는 장치의 원리이며, 열분해 시 저온, 상압 조건하에서 열 분해하므로 안정성을 이루며, 저온. 상압 촉매반응 법으로 가연성 가스를 전량 대체 에너지 (경유, 중유)로 회수한 후 회수된 일부분의 대체에너지 (경유, 중유)를 열분해 연소실로 다시 에너지원으로 활용하여 완전연소 시키므로 환경오염 없이 자원의 절약과 에너지 절약을 이룰 수 있는 국가경제에 이바지하는 기술로 구성된 것을 특징으로 하는 폐타이어 자동 연속식 유화, 카본 블랙, 와이어 코어 재생장치.
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위하여 발명된 것으로서 폐타이어를 공해 없이 대체 에너지 (경유, 중유)를 회수하고 카본 블랙과 와이어 코어를 전량 회수하여 재생 사용토록 할 수 있고 파쇄를 하지 아니하고 발생된 원형을 그대로 장치에 투입하여 24시간 연속적으로 자동투입, 배출이 가능한 시설장치와 연소실에서 배출되는 폐열원을 이용하여 스팀보일러를 가동하고, 스팀 에너지원으로 전력 발전기를 가동하여 얻어진 전력을 본 장치의 전기에너지로 전,동력을 재사용할 수 있는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐타이어 자동 연속식 유화, 카본 블랙, 와이어 코어 재생장치에 관한 것이다.
도1. 폐타이어 자동연속식 유화,카본블랙,와이어코어 재생장치의 개략적 사시도.
도2. 폐타이어 자동연속식 유화,카본블랙,와이어코어 재생장치의 개략적 구성도.
도3. 폐타이어 자동연속식 유화,카본블랙,와이어코어 재생장치의 열분해연소실 과 열분해로의 공기 조절실 주요부 단면도.
도4. 폐타이어 자동연속식 유화,카본블랙,와이어코어 재생장치의 열분해연소실 과 열분해로의 주요부 종단면도.
*.도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
1. 1-1. 1-2. 1-3. 콘베이어
2. 대차레일 3. 대차 4. 4-1. 공기 조절실
5. 5-1. 5-2. 5-3. 자동 개폐문
6. 6-1. 공기 흡입기 7. 7-1. 7-2. 에어관
8. 8-1. 공기 주입기 9. 열분해 연소실
10. 내화 벽돌 11. 열분해로 12. 분해 가스관
13. 촉매실 14. 냉각 분리탑 15. 15-1. LPG 가스관
16. LPG 탱크 17. 가스 버너 18. 18-1. 오일관
19. 오일 탱크 20. 오일 버너 21. 이송기
22. 이송날 23. 분쇄 로울러 24. 금속 분리기
25. 스크류 분쇄기 26. 싸이로 27. 카본 블랙
28. 분리 와이어 코어 29. 연소 배출구 30. 스팀보일러
31. 전력발전기 32.폐 타이어 33. 열분해 가스
34.연소 가스
상기의 목적을 이루기 위해서 본 발명은 공기 조절장치 (A), 열분해 유화장치 (B), 카본 블랙, 와이어 코어 분리장치 (C), 폐열 사용 전력 발생장치 (D)로 조합, 구성되어있다.
본 발명의 공정별 구성으로는
1차 콘 베이어 (1)에 의해 이송된 폐타이어를 대차레일 (2)에 의해 회전하는 대차 (3)에 자동 이송되고, 공기 조절실 (4)의 자동 개폐문 (5)이 열리고 폐타이어가 적재된 대차 (3)가 공기 조절실 (4) 내부로 이송된다.
이송된 대차 (3)는 자동 개폐 (5), (5-1)이 닫히고 공기 흡입기 (6)에 의해 공기 조절실 (4) 내부의 공기를 진공 흡입 후 에어 관 (7)에 의해 열 분해 연소실 (9) 내부에 전달된다. 그 후 공기 주입기 (8)은 분해로 (11) 내부의 공기를 흡입하여 밀폐된 공기 조절실 (4)의 내부로 분해 가스를 주입하여 열 분해로 (11) 내부와 공기 조절실 (4)의 대기 상태를 동일한 조건으로 유지시킨 후 자동 개폐문 (5-1)이 열리면서 대차(3)가 열 분해로 (11)내로 이송된다. 이송되어진 후 공기 조절실 (4)의 공기를 공기 흡입기 (6)가 재차 흡입되어 에어 관 (7)을 통해 열 분해 연소실 (9) 내부로 전달되어 가연성 가스를 완전 연소 시키고 재차 자동 개폐문 (5)이 열리므로 외부 대기 상태를 공기 조절실 (4)과 동일한 대기 상태가 이루어지기에 안정적으로 이를 반복하여 폐타이어를 열 분해로 (11)에 자동 연속 투입이 가능하도록 구성한다.
투입된 폐타이어는 열 분해하여 가연성 가스 성분을 대체 에너지 (경유, 중유)를 회수하기 위하여 간접가열 무산소 열 분해로 (11)의 구성이 되도록 열 분해 연소실 (9)이 가스 버너 (17)와 오일 버너 (20)에 의해 연소된 연소 열을 외부와 차단하기 위하여 내화벽돌 (10) 및 기타 단열재를 도식 (도 4) 과 같이 구성하고 내부에 열 분해로 (11)를 2중으로 구성하여 폐타이어 열 분해 온도인 450℃ 내,외 조건으로 가열하기 위하여 열 분해 연소실 (9)에서 회수된 LPG 가스와 대체 에너지(경유, 중유)를 사용하여 열 분해로 (11)의 표면을 가열한다.
가열된 열 분해로 (11)내의 폐타이어는 450℃ 내외에서 가연성 가스성분으로열 분해가 일어나며 온도차에 의해 다소 열 분해 반응 시간은 차이가 있으나 일반적 분해시간인 1∼2시간의 조건에서 가연성 가스를 완전 축출 되도록 간접 가열한다.
도4. 와 같이 탈 가스화 된 가스는 열 분해 가스관 (12)을 통해 탄소쇄의 분자구조를 저온.상압 분리할 수 있는 촉매를 통해 완전 저분자 구조로 탄소쇄의 분자 구조를 크랙킹 한 후 냉각 분리탑 (14)으로 전달시켜 비등점 차이에 의해 가연성 석유 화합물의 혼합 가스성분이 응축 분리되어 C1∼C6상의 탄소쇄는 기체성 LPG (가연성 가스) 성분으로 LPG 가스관 (15)에의해 LPG 탱크 (16)에 압축 액화 저장되어진다. 냉각 분리탑 (14)에서 응축 분리되는 C6∼C12 상의 탄소쇄는 저분자성 오일 (경유, 중유)로서 오일관 (18)을 통해 오일 탱크 (19)에 저장되어진다.
열분해로 (11) 내에서 탈 가스화 된 폐타이어는 고형의 카본 블랙과 와이어 코어 형태로 고형화 되어 대차 (3)를 따라 공기 조절실 (4-1)방향으로 런닝 타임 (Running time)에 의해 자동 이송되어진다. 탈 가스화 된 폐타이어가 공기 조절실 (4-1)로 진입할 시에 자동 개폐문(5-2)가 열리고 대차 (3)가 공기 조절실 (4-1) 내부로 진입된다. 진입된 대차 (3)는 외부의 대기 조건에 맞도록 공기를 조절하기 위해 자동 개폐문 (5-2)가 닫히고 공기 흡입기 (6-1)에 의해 공기 조절실 (4-1) 내부를 진공 상태로 공기를 흡입한 후 에어 관 (7-2)를 통해 열 분해 연소실 (9) 내부로 가연성 가스를 이송 시켜 완전 연소 처리 후 밀폐 진공 상태의 공기 조절실 (4-1) 내부는 공기 주입기 (8-1)에 의해 대기중의 공기를 흡입 받아 공기 조절실 (4-1) 내부로 공기를 주입한다. 주입된 공기에 의해 공기 조절실 (4-1)과 외부의 대기상태가 일치하게 되면 자동 개폐문 (5-3)이 열리므로 일반 대기 상태를 유지한다.
그 후, 대차 (3)는 이송 되어 대차 레일 (2)을 따라 반복 회전하게되고 배출된 폐타이어는 이송기 (21)의 이송날 (22)에 의해 콘 베이어 (1-1)로 이송되어진다.
탈 가스화 된 폐타이어는 콘 베이어 (1-1)의 진행 방향에 의해 회전하는 분쇄 로울러 (23)에 투입되고 분쇄된 카본 블랙과 배출된 와이어코어를 분쇄로울러 (23) 하단에 장치된 콘 베이어 (1-2)의 진행 방향을 따라 이송시키고 금속 분리기 (24)에서 와이어 코어를 분리하여 콘 베이어 (1-3)으로 이송시키며, 카본 블랙 (27)은 스크류 분쇄기 (25)에 의해 미세하게 분쇄되어 싸이로 (26)에 저장되도록 한다.
금속 분리기 (24)에 의해 분리된 와이어 코어 (28)는 최종 배출되어 전량 재생 가능토록 하며, 연소배출구(29)에서 배출된 폐 열원을 스팀보일러(30)에 열을 공급하여 스팀을 발생시켜 온수 또는 전력발전기(31)를 가동하여 자가 발전으로 인한 전기전력을 얻으므로 본 발명의 장치에 전력을 공급할수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 폐타이어 자동 연속식 유화, 카본 블랙, 와이어 코어 재생장치.
상기에서 서술한 바와 같이 본 발명은 기존의 폐타이어를 이용, 원형을 사용한 토목 건설용과 열을 이용하는 시멘트 킬른 소각과 건류 소각 및 재생 고무로 재활용 할 경우의 환경오염적인 측면과 기존 시설의 설비가동의 고비용의 생산공정 특히 열 분해시 폐타이어의 구조적인 특성상 자동 연속 처리가 불가능하며, 기존 열 분해시 특수 파쇄장치에 의해 분쇄, 파쇄되지 아니하고는 자동으로 열 분해 공정을 이룰 수 없는 문제점, 또한 열 분해시 가연성 가스만을 회수하여 그 가스를 연소함으로 얻어지는 에너지를 활용하는 것의 문제로 인한 특징을 완전 해소화 하여 국내에서 연간 발생하는 폐타이어의 처리 문제와 대기 환경오염의 근원을 차단함과 동시에 대체 에너지의 회수와 고가의 양질의 카본 블랙을 그대로 회수하고, 고가의 양질의 와이어 코어를 회수함으로 자원의 절약을 이룰 수 있을 뿐 아니라 장치를 가동하기 위하여 사용되어지는 전력을 연소 후 대기 중에 버려지는 잠열을 이용하여 스팀보일러로 온수를 얻어 시설공장의 난방효율을 기대할수 있고, 스팀 열을 이용하여 자가발전기를 가동하여 장치의 전력을 자체공급 가능한 에너지 절약형 폐 타이어 재활용을 위한 장치 산업으로 고 수익 을 창출할 수 있는 폐기물처리 장치이며 국가 자원의 순환을 통한 국가경제이익과 환경을 보호하는 특징으로 구성되어진 폐타이어 자동 연속식 유화, 카본 블랙, 와이어 코어 재생장치.

Claims (5)

  1. 공기 조절장치 (A), 열 분해 유화장치 (B), 카본 블랙, 와이어 코어 분리장치 (C), 폐열 사용 전력 발생장치 (D)로 조합 구성된 것을 특징으로 하는 폐타이어 자동 연속식 유화, 카본 블랙, 와이어 코어 재생장치.
  2. 제 1항에 있어서 상기 공기조절 장치(A)에서
    1차 콘 베이어 (1)에 의해 이송된 폐타이어를 대차레일 (2)에 의해 회전하는 대차 (3)에 자동 이송되고, 공기 조절실 (4)의 자동 개폐문 (5)이 열리고 폐타이어가 적재된 대차 (3)가 공기 조절실 (4) 내부로 이송하도록 장치구성하고 이송된 대차 (3)는 자동 개폐 (5), (5-1)이 닫히고 공기 흡입기 (6)에 의해 공기 조절실 (4) 내부의 공기를 진공흡입 후 에어 관 (7)에 의해 열분해 연소실 (9) 내부에 이송 전달 후 공기 주입기 (8)는 분해로 (11) 내부의 공기를 흡입하여 밀폐된 공기 조절실 (4)의 내부로 열분해가스(33)를 주입하여 열 분해로 (11) 내부와 공기 조절실 (4)의 대기 상태를 동일한 조건으로 유지시킨 후 자동 개폐문 (5-1)이 열리면서 대차(3)가 열분해로(11) 내로 이송토록 하고 이송되어진 공기 조절실(4)의 공기를 공기 흡입기 (6)가 재차 공기를 흡입하여 에어 관 (7)을 통해 열 분해 연소실 (9) 내부로 전달되도록 구성 장치하며, 가연성 열분해 가스(33)를 완전 연소 시키고 재차 자동 개폐문 (5)이 열리도록 하여 외부 대기 상태를 공기 조절실 (4)과 동일한 대기 상태가 이루어지도록 하여 안정적으로 이를 반복하여 폐타이어를 열 분해로(11)에 자동 연속 투입이 가능하게 장치된 것을 특징으로 하는 폐타이어 자동 연속식 유화, 카본 블랙, 와이어 코어 재생장치.
  3. 제 1항에 있어서
    열분해로(11)에 투입된 폐타이어(32)를 열 분해하여 가연성 가스 성분의 열분해가스(33)을 대체 에너지 (경유, 중유)로 회수하기 위하여 간접가열 무산소 열 분해로 (11)로 구성이 되도록 열 분해 연소실 (9)에 가스 버너 (17)와 오일 버너 (20)를 장치하여 연소된 연소 열을 외부와 차단하도록 내화벽돌 (10) 및 기타 단열재를 장치하고 내부에 열 분해로 (11)를 2중으로 구성하여 폐타이어 열 분해 온도인 450℃내,외 조건으로 가열하기 하여 열 분해 연소실 (9)에서 회수된 LPG 가스와 대체 에너지 (경유, 중유)를 사용하여 열 분해로 (11)의 표면을 가열시켜 열 분해로 (11)내에 450℃ 내외로 간접 가열토록 장치하고, 탈 가스화 된 가스는 열 분해 가스관 (12)을 통해 탄소쇄의 분자구조를 저온. 상압 분리할 수 있는 촉매를 통해 완전 저분자 구조로 탄소쇄의 분자구조를 크랙킹 하는 촉매실(13)을 장치 구성하고 크래킹된 저분자 가스를 냉각 분리탑 (14)으로 이송시켜 비등점 차이에 의해 가연성 석유 화합물의 혼합 가스성분이 응축 분리되는 장치를 통해 LPG (가연성가스) 성분으로 LPG 가스관 (15)을 따라 LPC 탱크 (16)에 압축 액화저장되어 도록 장치 구성하고, 저분자성 오일 (경유, 중유)은 오일관(18)을 통해 오일 탱크 (19)에 저장되도록 장치 구성된 것을 특징으로 하는 폐타이어 자동 연속식 유화, 카본 블랙, 와이어 코어 재생장치.
  4. 청구항 1항에 있어서,
    열분해로 (11) 내에서 탈 가스화 된 대차 (3)에 적재된 폐타이어를 카본 블랙(27)과 와이어 코어(28)를 분리시키는 장치로서 열분해된 폐타이어를 분쇄 로울러 (23)에 투입되어 분쇄도록 장치 구성하고 카본 블랙과 배출된 와이어 코어를 분리키 위해 분쇄로울러 (23) 하단에 장치된 콘 베이어 (1-2)를 장치하여 금속 분리기 (24)를 통과하여 와이어 코어(28)와 카본블랙(27)을 분리토록 장치한다. 분리된 와이어코어(28)를 콘 베이어 (1-3)로 이송시키고, 카본 블랙 (27)은 스크류 분쇄기(25)에 의해 미세하게 분쇄도록 구성하여 싸이로 (26)에 저장되도록 한 장치의 구성된 것을 특징으로 하는 폐타이어 자동 연속식 유화, 카본 블랙, 와이어 코어 재생장치.
  5. 청구항 1항에 있어서,
    연소배출구(29)에서 배출된 폐 열원을 스팀보일러(30)에 열을 공급하도록 장치구성하고, 스팀보일러(30)에서 스팀을 발생시켜 온수 또는 전력발전기(31)를 가동하여 자가 발전으로 인한 전기전력 얻어 본 발명의 장치에 전력을 공급할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 폐 타이어 자동 연속식 유화, 카본 블랙, 와이어 코어 재생장치.
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