KR20030084339A - 폐기물 고온소각 및 고분자 폐기물 정류시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐기물 소각시스템과 폐기물 열분해시스템을 일원화 한 폐기물 고온소각 및 고분자 폐기물 정류시스템에 관련한 것이다.
본 발명의 주된 목적은 여러종류의 폐기물을 고분자 폐기물과 가연성 폐기물, 재활용 폐기물등으로 선별한 후 고분자 폐기물은 열분해시스템에 의해 정제유생산단계까지, 가연성 폐기물은 연소되고 연소열은 열분해 처리장치 및 건조장치등에 공급되는 일련의 과정이 연속적으로 이루어지도록 열분해시스템과 소각시스템이 일원화 된 폐기물 고온소각 및 고분자 폐기물 정류시스템을 제공하는데 있다.
제시된 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성상 특징은, 폐기물 저장소로부터 이송되어온 각종 폐기물을 적정 크기로 분쇄 및 파쇄하는 분쇄 및 파쇄장치(10); 상기 분쇄 및 파쇄장치(10)로부터 이송되어온 폐기물을 가연성 폐기물과 고분자 폐기물 및 재활용 폐기물로 각각 선별하는 선별장치(20); 상기 선별장치(20)로부터 이송되어온 습식의 고분자 폐기물을 건조하는 건조장치(30); 상기 건조장치(30)로부터 이송되어온 건식 고분자 폐기물 및 별도로 투입되는 폐유등을 산소부재하에서 열적으로 분해하여 가스 및 유분을 생성하는 열분해 처리장치(40); 상기 열분해 처리장치(40)와 연결되어, 열분해 처리장치에서 분해되지 않은 탄소성 차(carbonaceous char) 및 열분해시 발생되는 오염가스와 상기 선별장치(20)로부터 이송되어온 가연성 폐기물을 버너(3)에 의해 연소시키며, 소각과정에서 발생되는 2차 오염물질은 대기정화시스템(1)을 거쳐 대기로 방출하는 소각장치(50); 상기 소각장치(50)의 연소과정에서 발생되는 폐열을 저온화하되 저온화된 폐열중 고온폐열은 열분해 처리장치로 공급되어 착화열로 사용되고, 저온폐열은 건조장치(30)로 공급되어 건조열원으로 사용되도록 하는 저온 열교환기(60); 상기 열분해 처리장치(40)로부터 이송되어온 폐열가스를 액화하여 유분화하는 액화 열교환기(70); 상기 액화 열교환기(70)로부터 이송되어온 유분을 비등점차에 의해 경유와 휘발유로 분리하여 연료분리기(80); 및 상기 연료분리기(80)에서 이송되어온 경유 및 휘발유를 유수분리기(92)에 의해 유분과 수분으로 분리하고 그 중 일부는 상기 소각장치(50)에 공급되어 연료로 사용하고, 나머지 일부는 연료저장탱크(94)에 저장하는 연료공급 및 저장장치(90)로 구성된 것이다.
Description
본 발명은 폐기물 소각시스템과 폐기물 열분해시스템을 일원화한 폐기물 소각 겸용 열분해시스템에 관련한 것이다.
주지하다시피, 열분해는 산소의 부재하에서 유기성 폐기물을 열적 분해하여탄소성 차(carbonaceous char), 오일, 연소성 가스등을 생산해내는 공정으로 정의된다. 열분해기술은 가연성 폐기물을 처리하여 2차 오염물질의 발생을 최소화시키면서 에너지를 회수하는 기술의 하나로서 열분해방법이 개발되고 있으며, 이 방법은 폐기물을 무산소 또는 저산소 분위기에서 고온(500~1000℃)으로 가열하는 것이며, 소각(incineration)은 연소반응에 의해 각종 유기물을 산화분해시켜 최종적으로 CO2와 H2O를 생성하고 나머지 불연물은 회분이라는 형태로 남게 되지만 열분해는 탄소쇄가 긴 고분자화합물을 산소가 없는 상태에서 환원분해시켜 각종 무기화합물을 저분자화 하며, 저분자 생성물은 탄소쇄의 길이화합물의 형태에 따라 가스 또는 액체로 되며 이러한 물질은 석유계화합물과 거의 같은 성상(性狀)을 유지하여 연소에 필요한 연료로서 재사용이 가능하다.
즉, 열분해시스템은 열분해작용에 의해 고분자폐기물로 부터 정제유를 생산하므로써 이를 열분해시스템의 연료로 사용하고 있으며, 소각시스템은 가연성 폐기물을 연소시키므로서 발생되는 연소열(폐열)을 회수하여 연소실로 리사이클링 되도록 하므로써 사용에너지를 절약할 수 있도록 하고 있다. 이러한 두 시스템은 현장에서는 서로 분리되어 있기 때문에 열분해시스템에 투입되는 폐기물과 소각시스템에 투입되는 폐기물을 철처히 구분한 후 고분자 폐기물은 열분해시스템으로 투입하고 가연성 폐기물은 소각시스템으로 각각 투입하는 번거러운 작업 절차가 필요하므로 당 업계에서는 열분해 시스템과 소각시스템을 통합한 일원화 시스템이 절실히 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 주된 목적은 여러종류의 폐기물을 고분자 폐기물과 가연성 폐기물, 재활용 폐기물등으로 선별한 후 고분자 폐기물은 열분해시스템에 의해 정제유생산단계까지, 가연성 폐기물은 연소되고 연소열은 열분해 처리장치 및 건조장치등에 공급되는 일련의 과정이 연속적으로 이루어지도록 열분해시스템과 소각시스템이 일원화 된 폐기물 고온소각 및 고분자 폐기물 정류시스템을 제공하는데 있다.
제시된 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주된 특징은 폐기물 저장소로부터 이송되어온 각종 폐기물을 적정 크기로 분쇄 및 파쇄하는 분쇄 및 파쇄장치; 상기 분쇄 및 파쇄장치로부터 이송되어온 폐기물을 가연성 폐기물과 고분자 폐기물 및 재활용 폐기물로 각각 선별하는 선별장치; 상기 선별장치로부터 이송되어온 습식의 고분자 폐기물을 건조하는 건조장치; 상기 건조장치로부터 이송되어온 건식 고분자 폐기물 및 별도로 투입되는 폐유등을 산소부재하에서 열적으로 분해하여 가스 및 유분을 생성하는 열분해 처리장치; 상기 열분해 처리장치와 연결되어, 열분해 처리장치에서 분해되지 않은 탄소성 차(carbonaceous char) 및 열분해시 발생하는 오염가스와 상기 선별장치로부터 이송되어온 가연성 폐기물을 버너에 의해 연소시키며, 소각과정에서 발생되는 2차 오염물질은 정화장치를 거쳐 대기로 방출하는 소각장치; 상기 소각장치의 연소과정에서 발생되는 폐열을 저온화하되 저온화된 폐열중 고온폐열은 열분해 처리장치로 공급되어 착화열로 사용되고, 저온폐열은 건조장치로 공급되어 건조열원으로 사용되도록 하는 저온 열교환기; 상기 열분해 처리장치로부터 이송되어온 폐열가스를 액화하여 유분화하는 액화 열교환기; 상기 액화 열교환기로부터 이송되어온 유분을 비등점차에 의해 경유와 휘발유로 분리하는 연료분리기; 및 상기 연료분리기에서 이송되어온 경유 및 휘발유를 유수분리기에 의해 유분과 수분으로 분리하고 그 중 일부는 상기 소각장치에 공급되어 연료로 사용하고, 나머지 일부는 연료저장탱크에 저장하는 연료공급 및 저장장치로 구성된 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 폐기물 소각겸용 열분해시스템의 구성도
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
3 : 버너
10 : 분쇄 및 파쇄장치 20 : 선별장치
30 : 건조장치 40 : 열분해 처리장치
50 : 소각장치 60 : 저온 열교환기
70 : 액화 열교환기 80 : 연료분리기
90 : 연료공급 및 저유장치 92 : 유수분리기
94 : 연료저장탱크 100 : 발전기
이하, 본 발명의 구성을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 설명에 앞서, 후술되는 용어들은 본 발명의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서의 전반적인 내용을 토대로 내려져야 할 것이며, 또한, 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특정한 형태로 한정되는 것은 아닌 것으로 이해되어야 하며, 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위내에서 보는 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 함을 미리 전제한다.
본 발명의 폐기물 소각겸용 열분해시스템은 도 1에서와 같이 분쇄 및 파쇄장치(10), 선별장치(20), 건조장치(30), 열분해 처리장치(40), 소각장치(50), 저온 열교환기(60), 액화 열교환기(70), 연료분리기(80), 연료공급 및 저유장치(90)가 유기적으로 연결되어 열분해 및 소각이 함께 진행되는 일원화 된 시스템이다.
보다 상세하게, 상기 분쇄 및 파쇄장치(10)는 폐기물 저장소로부터 이송되어온 각종 폐기물을 적정 크기로 분쇄 및 파쇄하는 역할을 한다. 폐기물 저장소에 저장된 각종 폐기물은 그 크기가 고르지 못하기 때문에 다음 공정을 위해 이들을 적정 크기로 분쇄 및 파쇄해야 한다. 특히 폐기물 열분해는 반응성이 적어 파쇄/분쇄는 물론 후술되는 선별 등의 전처리가 필수적으로 이루어져야 한다.
상기 선별장치(20)는 분쇄 및 파쇄장치(10)로부터 이송되어온 폐기물을 가연성 폐기물과 고분자 폐기물 및 금속등의 재활용 가능한 폐기물로 각기 선별하는 기능을 한다. 이 선별장치는 여러가지 형태로 적용할 수 있다. 예컨데 본 출원인에 의해 국내에 특허 출원된 출원번호 제10-2002-3571호의 "오염토양 및 매립지 복원화시스템"의 내용에서와 같이 외주면을 따라 홀이 형성된 내통과 외주면을 따라 상대적으로 큰 홀이 형성된 외통을 경사지게 설치하고, 이들을 상호 반대방향으로 회전시킴에 따라 폐기물을 선별하는 기존 설비를 이용할 수 있다(도면 생략).
상기 건조장치(30)는 습식상태의 고분자 화합물을 열분해가 용이하도록 건조하는 역할을 하는 것으로서, 건조열원은 후술하는 소각기에서 발생되는 폐열을 공급받아 이루어진다. 또한 건조장치내로 살균제를 추가로 투입하므로써 고분자 화합물에 포함된 미생물을 살균하는 작용도 함께 한다.
상기 열분해 처리장치(40)는 건조장치(30)를 통하면서 건조된 건식 고분자 폐기물(폐플라스틱, 폐타이어등)과 별도로 투입되는 폐유등을 산소부재하에서 열적으로 분해하여 가스 및 연료유를 생성하며, 열분해 과정에서 발생되는 2차 오염물질(오염가스)과 열분해 처리장치(40)에서 열분해 되지 않은 미처리분, 즉 탄소성 차(carbonaceous char)는 후술하는 소각로로 투입되어 완전 소각되는 차기절차를 거치게 된다.
상기 소각장치(50)는 열분해 처리장치(40)와 연결되어 상술한 바 있듯이 열분해 처리장치(40)에서 분해되지 않은 탄소성 차 및 열분해시 발생하는 오염가스와 상기 선별장치(20)로 부터 이송되어온 가연성 폐기물(나무,종이등)을 버너(3)에 의해 연소시키며, 소각과정에서 발생되는 2차 오염물질은 대기정화시스템(1)을 거쳐 정제한 후 대기로 방출된다. 이때, 상기 소각장치(50)의 연료는 상기 열분해 처리장치(40)로부터 생성되는 연료유로서 충당된다.
상기 저온 열교환기(60)는 상기 소각장치(50)와 연결되어 이 소각장치의 연소과정에서 발생되는 폐열을 저온화하고 저온화 된 폐열중 고온폐열은 열분해 처리장치(40)로 공급하므로써 착화열로 이용되고, 저온폐열은 상기 건조장치(30)로 공급하여 건조열원으로 충당된다. 이때, 상기 건조장치(30)로 공급되는 폐열온도는 약 500℃이하이며, 열분해 처리장치(40)로 공급되는 폐열온도는 약 500~800℃이다.
상기 액화 열교환기(70)는 상기 열분해 처리장치(40)와 연결되며, 이 열분해 처리장치로부터 이송되어온 폐열가스를 상대적인 저온으로 열교환하므로써 액화하는 상변화에 의해 유분을 생성하는 역할을 한다.
상기 연료분리기(80)는 상기 액화 열교환기(70)로부터 이송되어온 유분을 비등점차에 의해 경유와 휘발유등의 고급연료유(정제유)로 분리하는 역할을 하는 것이다.
상기 연료공급 및 저유장치(90)는 상기 연료분리기(80)와 연결되어 이로부터 이송되어온 경유 및 휘발유를 유수분리기(92)에 의해 유분과 수분으로 분리하고 그 중 일부는 상기 소각장치(50)에 공급하여 연료유로서 사용되며, 나머지 잉여의 연료유는 연료저장탱크(94)에 저장하는 역할을 한다.
그리고, 본 발명의 폐기물 소각겸용 열분해시스템에는 발전기(100)가 설치되어 버너(3)등 전기적인 장치가 필요한 각 구성요소에 전원을 공급하게 되며, 이 발전기(100)는 소각장치(50)에서 발생되는 폐열에너지를 전기에너지로 변환하므로써 자가 발전도 가능하다.
이하, 상기와 같은 구성을 갖는 폐기물 소각겸용 열분해시스템의 동작과정을 상세히 설명한다.
폐기물 저장소로부터 운반되는 크기와 종류에 관계없는 각종 폐기물은 분쇄 및 파쇄장치(10)를 거치면서 적정 크기로 분쇄 및 파쇄되어 선별장치(20)로 운반된다. 선별장치(20)로 운반된 폐기물은 선별장치의 선별작용에 의해 가연성 폐기물과 고분자 폐기물로 구분되고, 재활용 가능한 금속류는 별도로 설치되는 자성체(미도시)에 의해 선별된다.
상기 선별장치(20)로부터 운반되어온 고분자 폐기물은 습식 상태이나 소각장치(50)의 폐열을 이용하는 건조장치(30)를 거치는 동안 건조되어 건식 고분자 폐기물로 되며, 건조장치(30)로 부터 운반되어온 건식 고분자 폐기물은 열분해 처리장치(40)로 투입되며, 이와 함께 별도의 폐유도 함께 투입된다. 투입된 고분자 화합물 및 폐유는 열분해 처리장치(40)에 의해 열적으로 분해되어 대부분 가스 및 유분화가 되나 일부는 탄소성 차로 남게 되는데 이는 소각장치(50)로 투입되어 가연성 폐기물과 함께 소각된다. 또한, 상기 열분해 처리장치(40)의 열원은 소각장치(50)에서 발생되는 폐열(소각열)에너지가 이용되므로써 별도의 외부에너지가 필요없이자가 에너지를 이용하므로써 소비에너지를 최소화 할 수 있음은 물론이다.
그리고, 상기 열분해 처리장치(40)로 부터 배출되는 재생 폐기물은 가스와 유분이 혼재된 상태이므로 액화 열교환기(70)에 의해 폐가스를 유분화하고 이 유분은 연료분리기(80)를 통하면서 비등점차에 의해 경유와 휘발유등으로 구분되며, 유수분리기(92)에 의해 유류와 수분이 분리된 정제유가 만들어진다. 이 정제유의 일부는 소각장치의 버너(3)로 공급되어 연료유로 사용되며, 나머지 잉여의 정제유는 연료저장탱크(94)에 저유된다.
한편, 선별장치(20)에서 선별된 가연성 폐기물은 다른 경로를 통해 소각장치(50)로 투입되어 1차 2차에 걸쳐 연소되고, 연소과정에서 열분해 처리장치(40)에서 미처리된 탄소성 차도 함께 연소된다. 연소과정에서 발생되는 2차 오염물질은 대기정화시스템(1)에 의해 정제되어 대기로 방출되며, 소각장치(50)에서 발생되는 1100℃에 이르는 폐열은 저온 열교환기(60)에 의해 저온화 되어 건조장치(30) 및 열분해 처리장치(40)로 각각 공급되어 열원으로 사용된다.
이상과 같은 본 발명은 소각시스템과 열분해시스템을 일원화하는 조합 시스템을 구축하므로써 폐기물의 선별로 부터 정제유 생산까지의 연속동작이 가능하여 생산성의 향상을 가져온다.
또한, 소각시스템에서 발생되는 폐열을 회수하여 건조장치 및 열분해 처리장치에 공급하므로써 외부에너지 없이 자체에너지에 의한 구동이 가능하다.
또한, 폐열을 전기에너지로 전환하여 발전기에 공급하는 자가발전이 가능하므로 외부전원의 도입이 필요없거나 최소한의 외부전원만이 사용되므로 소비전력량을 줄일 수 있다.
Claims (1)
- 폐기물 저장소로부터 이송되어온 각종 폐기물을 적정 크기로 분쇄 및 파쇄하는 분쇄 및 파쇄장치(10);상기 분쇄 및 파쇄장치(10)로부터 이송되어온 폐기물을 가연성 폐기물과 고분자 폐기물 및 재활용 폐기물로 각각 선별하는 선별장치(20);상기 선별장치(20)로부터 이송되어온 습식의 고분자 폐기물을 건조하는 건조장치(30);상기 건조장치(30)로부터 이송되어온 건식 고분자 폐기물 및 별도로 투입되는 폐유등을 산소부재하에서 열적으로 분해하여 가스 및 유분을 생성하는 열분해 처리장치(40);상기 열분해 처리장치(40)와 연결되어 열분해 처리장치에서 분해되지 않은 탄소성 차(carbonaceous char) 및 열분해 발생되는 오염가스와 상기 선별장치(20)로부터 이송되어온 가연성 폐기물을 버너(3)에 의해 연소시키며, 소각과정에서 발생되는 2차 오염물질은 대기정화시스템(1)을 거쳐 대기로 방출하는 소각장치(50);상기 소각장치(50)의 연소과정에서 발생되는 폐열을 저온화하되 저온화된 폐열중 고온폐열은 열분해 처리장치로 공급되어 착화열로 사용되고, 저온폐열은 건조장치(30)로 공급되어 건조열원으로 사용되도록 하는 저온 열교환기(60);상기 열분해 처리장치(40)로부터 이송되어온 폐열가스를 액화하여 유분화하는 액화 열교환기(70);상기 액화 열교환기(70)로부터 이송되어온 유분을 비등점차에 의해 경유와 휘발유로 분리하여 연료분리기(80); 및상기 연료분리기(80)에서 이송되어온 경유 및 휘발유를 유수분리기(92)에 의해 유분과 수분으로 분리하고 그 중 일부는 상기 소각장치(50)에 공급되어 연료로 사용하고, 나머지 일부는 연료저장탱크(94)에 저장하는 연료공급 및 저장장치(90)로 구성됨을 특징으로 하는 폐기물 소각겸용 열분해시스템.
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| KR20030084339A true KR20030084339A (ko) | 2003-11-01 |
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