KR20080020445A - 수증기의 물성분과 수증기의 열로 피처리물을 수열처리하는 수열 처리 장치와 방법 - Google Patents
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Abstract
수증기의 물성분과 수증기의 열에 의한 수열 처리(水熱處理)를 행할때에, 수열 처리의 처리 조건의 간편한 유지(維持)나 처리 효율 향상을 도모한다.
약 200℃/2MPa라고 하는 고온 고압의 수증기를 처리 가마(釜)(110)에 도입(導入)해서, 이 고온 고압의 수증기의 물성분과 수증기의 열로 피처리물을 처리 가마(110)에서 수열 처리할 때에, 보일러(120)가 압송(壓送)하는 수증기를 증기 과열 히터(130)에서 가열한다. 또, 수증기 도입에 앞서서(先立), 처리 가마(110)에 고압 에어를 도입해서 처리 가마(110) 내(內)를 미리 고압 환경으로 해 둠과 동시에, 전회(前回)의 수열 처리시의 잔존(殘存) 수증기를 수열 처리로 처(處)하기 전의 피처리물에 분무(噴霧)해서, 해당 피처리물을 미리 승온(昇溫)시켜 둔다. 이렇게 하는 것에 의해, 처리 가마(110)에서의 처리 환경을 고온 고압으로 유지한다.
수열 처리 장치, 처리 가마, 투입구, 배출구, 교반 날개, 개구 개폐 기기, 모터, 보일러, 증기 과열 히터, 콤프레서, 밸브, 열 교환 가마, 유체 도입부.
Description
도 1은 본 발명의 실시예인 수열 처리 장치(100)의 개략 구성을 도시하는 블록도,
도 2는 이 수열 처리 프로세스의 공정을 도시하는 공정도,
도 3은 냉각수의 순환 공급의 모양을 설명하는 설명도.
[부호의 설명]
100: 수열 처리 장치, 110: 처리 가마, 111: 투입구, 112: 배출구, 113:교반 날개, 114, 115: 개구 개폐 기기, 116: 모터, 120: 보일러, 130: 증기 과열 히터, 135: 콤프레서, 136: 밸브, 140: 열 교환 가마, 141: 유체 도입부, 142: 냉각수 배출관, 143: 수증기 배출관, 144: 밸브, 150: 냉각 장치, 151: 제1 탱크, 152: 제2 탱크, 153: 혼합 밸브, 154: 냉각 배관, 155: 밸브, 160: 폐기물 투입 호퍼, 170: 제어 장치, 180: 수증기 도입관, 180a∼180c: 분기 수증기 도입관, 181: 분기 수증기 도입관, 182: 분출 구멍, 183, 184: 밸브, 185: 분기 수증기 도입관, 186: 밸 브, 187: 감압 기기 유닛, 188: 열 교환용 배관, 189: 분류 밸브, 190: 센서, 191, 192: 센서, 193: 수증기 방출관, 194: 밸브, 195: 사이렌서, 196: 수증기 환류관, 197: 밸브, 198: 어큐뮬레이터, 199: 밸브, 200: 가마 온도 센서, 201: 가마 압력 센서.
본 발명은, 식품 잔사(殘渣; residual; 찌꺼기), 나무 부스러기, 종이 부스러기, 음식물 쓰레기, 식료 잔반(殘飯) 이외에도, 플라스틱 용기(容器) 도시락이나 비닐 포장 주먹밥의 잔반 등의 피처리물을 수증기와 그 열로 처리하는 수열 처리에 관한 것이다.
최근(近年)에, 환경 보전이나 자원 순환에 대한 의식이 높아지고, 피처리물의 소각 처리라고 하는 기존의 처리 수법을 대신할 수법이 여러 가지 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1). 이 특허 문헌에서는, 식품 잔사, 나무 부스러기, 종이 부스러기, 음식물 쓰레기, 식료 잔반 등의 일반 폐기물의 피처리물을 고온·고압의 수증기로 수열 처리해서 사료나 퇴비를 제조하고 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특개(特開) 제2003-47409호 공보
특허 문헌 1은, 수증기의 물성분과 수증기의 열로써 피처리물을 수열 처리함에 있어서, 처리 가마(釜) 내(內)를 1MPa에 미치(滿)지 않는 압력하(下; under)에 서 150℃ 전후의 온도로 하는 것이 제안되어 있다. 이러한 수열 처리의 연구가 진행되어, 처리 환경을 보다 고온 고압화(高壓化)함으로써, 플라스틱 용기 도시락이나 비닐 포장 주먹밥의 잔반 (이하, 이들을 편의상, 플라스틱 함유(含有) 잔반이라고 부른다)과 일반 폐기물이 혼합된 피처리물도 수열 처리할 수 있다는 것이 예상되기에 이르(到)고 있다.
그렇지만, 수열 처리의 처리 조건을 고온 고압화한다고 해도, 고온·고압 수증기의 처리 가마 도입에는 수증기 발생원(發生源)인 보일러의 능력으로 인해 제약을 받으므로, 고온 고압하의 수열 처리가 진행되지 않는 것이 현상(現狀)이다. 또, 수열 처리의 처리 능력 향상의 면(上)에서 처리 가마의 대형화(大型化)도 요구되고 있지만, 가마의 대형화에 따라서 수열 처리시의 처리 조건의 확보나 유지(維持)에 대한 개량(改良)의 여지가 남아 있었다.
그 밖에, 처리 효율의 향상을 위해서, 수열 처리 완료 후에는, 신속한 처리 생성물의 배출에 의한 다음회(次回)처리의 조기(早期)의 개시가 요망(望)된다. 그렇지만, 처리 가마가 고온 고압의 수증기로 충만(充滿)되어 있기 때문에, 이 수증기 배출의 면에서는 처리 가마의 냉각에 의한 온도 저하와 압력 강하(降下)가 필요하지만, 가마의 대형화에 따라서 가마의 온도 저하와 압력 강하에 장시간을 요(要)하고 있었다. 이 때문에, 다음회의 피처리물의 수열 처리까지의 단축화(短縮化), 나아가서는 처리 효율 향상의 면에서의 개량의 여지도 남아 있었다.
본 발명은, 처리 가마에서의 수증기의 물성분과 수증기의 열에 의한 수열 처리를 행할 때의 상기 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 수열 처리의 처리 조건의 간편한 유지나 처리 효율 향상을 도모하는 것, 혹은 그 양립(兩立)을 도모하는 것을 그 목적으로 한다.
이러한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해, 본 발명의 수열 처리 장치와 그 방법에서는, 수증기의 물성분과 수증기의 열로 피처리물을 수열 처리할 때, 상기 피처리물의 투입구와 배출구를 가지는 중공(中空; hollow)의 처리 가마에, 상기 피처리물을 상기 투입구로부터 투입하고, 이 처리 가마의 내부에, 수증기를 생성하는 수증기 생성원(生成源)으로부터 수증기를 압송한다. 이러한 수증기 압송에 의해, 처리 가마 내부를, 투입된(投入濟; 투입을 마친) 피처리물이 압송된 수증기에 닿(觸; 접촉)고, 수증기가 지니는(持) 열이 피처리물의 수열 처리에 처(處)해지는 상태로 된다. 그리고, 상기 투입된 피처리물을 상기 수증기가 도입된 상기 처리 가마 내에서 교반(攪拌)함으로써, 피처리물을 고르게(滿遍無; 구석구석) 수증기에 접촉시키면서, 피처리물에의 보다 일률적인 열의 전파(傳搬; propagation)를 도모하여, 수열 처리를 진행시킨다.
이러한 수열 처리의 진행에는, 수증기 생성원으로부터의 고온 고압 수증기의 압송의 계속(繼續)이 불가결하지만, 수증기 생성원의 능력상, 고온 고압의 수증기의 안정된 압송, 및 압송 수증기의 고온 고압화에는 한계가 있으므로, 이러한 지 견(知見)에 서서, 본 발명에서는, 수열 처리시에 처리 환경의 유지를 도모하기로 했다. 다시말해, 상기 처리 가마에 도입되는 수증기를 가열한 다음에 수증기를 상기 처리 가마에 내보냄(送出)으로써, 수증기 생성원의 능력에 관계없이 고온 고압의 수증기의 안정된 압송, 및 압송 수증기의 고온 고압화를 도모하고, 수열 처리의 처리 환경의 유지를 도모하기로 했다. 이 경우, 수증기의 가열은, 처리 가마에 수증기를 도입하는 경로(經路)에서 행하는 것이 간편하다.
또, 상기 처리 가마의 내부에 상기 수열 처리의 개시에 앞서서 가압 에어를 도입함으로써, 처리 가마 내를 미리 고압 환경으로 해 두고, 수열 처리의 처리 환경의 고압화(高壓化)를 도모하고, 수열 처리의 처리 환경의 유지를 도모하기로 했다. 혹은, 상기 수열 처리의 종료 후에서의 상기 처리 가마의 잔존(殘存) 수증기를 상기 처리 가마로부터 배출해서 중공 용기에 축적(蓄)하고, 그 축적된 수증기를 상기 처리 가마의 상기 투입구로부터 투입되는 다음회 처리용의 상기 피처리물에 분사(噴射)해서 다음회 처리 피처리물을 승온(昇溫) 시킴으로써, 다음회의 수열 처리 시의 피처리물 투입에 의한 온도 강하를 억제하고, 수열 처리의 개시 당초(當初)부터의 처리 환경의 유지를 도모하기로 했다. 다음회의 피처리물의 승온은 잔존 수증기로 행하기 때문에, 피처리물의 승온을 위한 열원(熱源)을 별도로 준비할 필요가 없고, 구성의 간략화, 자원 절약화(省資源化)를 도모할 수가 있다.
이상 설명한 구성을 가지는 본 발명은, 다음과 같은 양태(態樣)를 선택하여 채용(採)할 수도 있다. 예를 들면, 수증기 생성원으로부터 수증기를 상기 처리 가마의 내부에 도입하기 위한 수증기 도입로(導入路)를, 상기 처리 가마의 복수(複 數)의 도입 개소(箇所)에 수증기 도입을 행하도록 배치(配設)하고, 그 복수의 도입 개소의 적어도 하나를 상기 처리 가마의 상기 배출구로 하고, 상기 배출구에서의 상기 피처리물을 상기 처리 가마 내로 밀어 되돌려 보내(押戾; push back)도록 할 수 있다. 이렇게 하면, 고온 고압하에서의 수열 처리의 한 중간(最中)에, 피처리물이 배출구를 막아서 고화(固化)해 버리는 것이나, 배출구가 막혀 버리는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 수열 처리 후의 처리 완료물의 배출이 원활하게 되어 바람직하다.
또한, 상기 처리 가마 주위에 중공의 유체 도입부(流體導入部)를 형성하고, 그 유체 도입부에 도입된 유체와 상기 처리 가마와의 사이의 열 교환을 가능하게 하는 열 교환 가마와, 상기 수열 처리의 종료 후에 상기 열 교환 가마에, 상기 처리 가마에 잔존하는 잔존 수증기의 온도보다 저온인 유체를 도입하는 유체 도입 수단과, 상기 수열 처리의 종료 후에 상기 잔존 수증기를 상기 처리 가마로부터 배출하는 수증기 배출 수단을 구비하도록 할 수도 있다. 이렇게 하면, 수열 처리 후의 처리 가마를 저온의 유체와의 열 교환에 의해 단시간 내에 효율 좋게 냉각해서 내부의 온도 저하와 압력 강하를 촉진한 다음에 잔존 수증기를 배출할 수 있다. 따라서, 이미 기술(旣述)한 수열 처리의 처리 환경 유지에 더하여, 다음회의 피처리물의 수열 처리까지의 단축화, 나아가서는 처리 효율 향상을 도모할 수가 있다.
이와 같이, 열 교환 가마와 해당(當該) 가마에의 저온 유체 도입은, 수열 처리의 처리 환경 유지와는 독립해서 구성할 수 있고, 이렇게 하면, 다음회의 피처리물의 수열 처리까지의 단축화, 나아가서는 처리 효율 향상을 도모할 수가 있다.
열 교환 가마와 저온 유체 도입을 도모함에 있어서는, 열 교환 가마에의 저온 유체의 도입시에, 유체 온도를 상기 잔존 수증기의 온도로부터 서서히 저하시키면서 유체를 도입하도록 할 수도 있다. 이렇게 하면, 열 교환 대상(對象)으로 되는 처리 가마의 급격한 온도 변화(온도 저하)를 억제할 수 있으므로, 처리 가마의 내구성 확보의 면에서 바람직하다.
또, 열 교환 가마에의 저온 유체 도입을 행하는 것에 더하여, 다음회의 상기 피처리물의 수열 처리 시에, 상기 열 교환 가마에 도입된 상기 저온 유체의 배출을 행한 후, 상기 수증기 생성원에서 생성된 수증기를 상기 열 교환 가마에 도입하도록 할 수도 있다. 이렇게 하면, 다음회의 수열 처리에서는, 열 교환 가마에 도입된 수증기와의 열 교환에 의해서도 처리 가마를 승온할 수 있으므로, 다음 수열 처리의 환경 유지에 대해서 기여할 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 수열 처리는, 예를 들면 처리 가마 내에서의 처리 환경을, 약 2MPa 정도의 고압하에서 약 200℃의 고온 환경으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 고온 고압 환경으로 하면, 플라스틱 함유 잔반과 일반 폐기물이 혼합된 피처리물도 수열 처리할 수 있고, 환경 보전, 자원 순환이라는 점(点)에서도 바람직하다. 그리고, 상기한 본 발명에 따르면, 약 2MPa/약 200℃라고 하는 고온 고압하에서의 수열 처리시의 처리 환경 유지, 생산 효율 향상에 기여할 수 있다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
다음에, 본 발명의 실시형태를 실시예에 의거해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예인 수열 처리 장치(100)의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.
도시하는 바와 같이, 본 실시예의 수열 처리 장치(100)는, 처리 가마(110)와 보일러(120)와, 증기 과열 히터(130)와, 콤프레서(135)와, 열 교환 가마(140)와, 냉각 장치(150)와, 폐기물 투입 호퍼(160)와, 제어 장치(170)를 구비한다. 처리 가마(110)는, 본 실시예에서의 피처리물인 식품 잔사 등의 일반 폐기물이나 플라스틱 함유 잔반을 처리하기 위한 중공의 처리 가마이며, 내압성(耐壓性)과 내온성(耐溫性)을 구비한 강철제(鋼製)의 혹은 스텐레스 제의 가마이다. 그리고, 이 처리 가마(110)는, 가마의 상하에 피처리물 투입구(111)와 배출구(112)를 구비하고, 가마 내부에는 복수의 교반 날개(羽根)(113)를 회전 자유롭게(回轉自在) 구비하고 있다. 투입구(111)는, 제어 장치(170)의 제어를 받아서 구동하는 개구 개폐 기기(114)에 의해 개폐하고, 피처리물의 투입시에 있어서 개구하고, 다음회의 피처리물 투입시까지 폐쇄 상태로 된다. 배출구(112)는, 제어 장치(170)의 제어를 받아서 구동하는 개구 개폐 기기(115)에 의해 개폐하고, 피처리물의 처리(수열 처리) 완료시에 있어서 개구하고, 수열 처리 동안(間)에 걸쳐서 폐쇄 상태로 된다. 배출구(112)로부터 배출된 처리 완료물, 즉 후술하는 퇴비, 사료, 연료 등은, 도시하지 않은 반송 장치로 외부에 반송된다.
교반 날개(113)는, 처리 가마(110)의 외부 모터(116)의 회전에 따라서 처리 가마(110)의 내부에서 회전하고, 처리 가마(110)의 내부에 투입된 피처리물을 교반한다. 후술하는 바와 같이, 처리 가마(110)의 내부는, 고온 고압의 수증기가 도입되어 수증기로 충만되어 있기 때문에, 교반 날개(113)는, 회전해서 피처리물을 교반함으로써, 피처리물을 고르게 수증기에 접촉시키면서, 피처리물에의 보다 일률적 인 열의 전파를 도모한다.
처리 가마(110)에는, 내부의 온도를 검출하는 가마 온도 센서(200)와, 내부의 압력을 검출하는 가마 압력 센서(201)가 장착(裝着)되고, 이들 센서는 제어 장치(170)에 검출 신호를 출력한다. 제어 장치(170)는, 이들 센서로부터의 출력 신호를 받아서, 보일러(120)나 증기 과열 히터(130) 등을 구동 제어한다. 이러한 기기 제어의 모양(樣子)에 대해서는 후술한다.
보일러(120)는, 제어 장치(170)로부터의 제어 신호를 받아서 도시하지 않은 열원에서 수증기를 생성하고, 그 하류(下流)의 증기 과열 히터(130), 나아가서는 처리 가마(110)에 수증기를 압송한다. 수증기는, 보일러(120)로부터 처리 가마(110)에 걸어서 배치된 수증기 도입관(導入管)(180)을 경유(經)하여, 처리 가마(110)에 도입된다. 수증기 도입관(180)은, 복수의 관로(管路)로 분기(分岐)해서 처리 가마(110)에 배관 형성되어 있으며, 처리 가마(110)에서의 복수 개소의 분출구멍(噴出孔)으로부터 처리 가마 내로 수증기를 분출한다. 이러한 수증기 분출에 의해, 수증기가 처리 가마(110)의 내부에 도입된다. 수증기 도입관(180)으로부터 분기된 분기 수증기 도입관(181)은, 처리 가마(110)의 배출구(112)에 설치된 분출구멍(182)에 배관되고, 이 분출구멍(182)으로부터 수증기를 처리 가마(110)의 내부로 분출한다. 분출구멍(182)은, 배출구(112)에서 처리 가마(110)의 내부를 지향(指向)해서 배치되어 있으므로, 구체적으로는 가마 아래쪽(下方) 위치의 배출구(112)에서 상향(上向)으로 지향해서 배치되어 있으므로, 분출구멍(182)으로부터 분출된 수증기는, 배출구(112)에서의 피처리물을 처리 가마(110)의 내부로 밀어 되 돌려 보낸다.
도 1에서는, 수증기 도입관(180)의 분기 형태를 생략했지만, 수증기 도입관(180)으로부터는 복수의 분기 수증기 도입관(180a, 180b, 180c) 등이 분기되어 있다. 따라서, 처리 가마(110)의 내부는, 복수의 분기 수증기 도입관의 각각에 대응하는 분출구멍으로부터 동시에 분출된 수증기에 의해, 신속하게, 또한 구석구석까지 충만되게 된다. 이러한 수증기의 도입·충만은, 보일러(120)에 의한 수증기 압송에 의해서 일어나며, 본 실시예에서는, 처리 가마(110)의 내부의 압력이 약 2MPa로 되도록 했다.
상기한 바와 같이 수증기의 도입을 받는 처리 가마(110)는, 2계통(系統)의 수증기 배출계(排出系)를 가진다. 하나의 배출계는, 수증기 방출관(193)과 해당 관로의 밸브(194)와 사이렌서(195)를 구비하는 배출계이며, 처리 가마(110)로부터 수증기를 직접 대기(大氣)로 방출한다. 이 배출계가, 수열 처리의 종료 후에 처리 가마(110)에 잔존하고 있는 수증기(잔존 수증기)를 처리 가마(110)로부터 배출하는 수증기 배출 수단에 해당한다.
다른 쪽(他方)의 배출계는, 수열 처리의 종료 시점에서 처리 가마(110)의 내부에 잔존하는 수증기(잔존 수증기)를 다음회의 수열 처리에 제공(供)되는 피처리물에 분사해서 해당 피처리물을 수열 처리에 앞서서 승온시키기 위한 것이며, 처리 가마(110)로부터 폐기물 투입 호퍼(160)까지 배관된 수증기 환류관(還流管)(196)과, 해당 관로의 밸브(197)와 어큐뮬레이터(198)와 어큐뮬레이터 하류의 밸브(199)를 구비한다. 밸브(197)는, 중공의 용기이며, 밸브(197)의 관로 개방, 밸브(199) 의 관로 폐쇄의 기간에 있어서 처리 가마(110)의 잔존 수증기를 축적하고, 이 축적된 잔존 수증기를, 밸브(197)의 관로 폐쇄, 밸브(199)의 관로 개방의 기간에 있어서 폐기물 투입 호퍼(160)의 피처리물 (다음회 처리용 피처리물)에 분사한다. 이것에 의해, 다음회 처리 피처리물은 수열 처리에 앞서서 승온하기 때문에, 수증기 환류관(196)은 어큐뮬레이터(198)와 협동해서 본 발명의 승온 기구를 구성하고, 본 발명의 유지 수단의 하나에 해당한다.
증기 과열 히터(130)는, 보일러(120)의 하류 측에서 수증기 도입관(180)을 둘러싸서(取圍) 배치되고, 도시하지 않은 히터의 열을 수증기 도입관(180)을 통과하는 수증기에 부여(與)해서 해당 수증기를 가열한 다음에, 그 하류의 처리 가마(110) 측에 가열된(加熱濟; 가열을 마친) 수증기를 내보낸다(送出). 따라서, 이 증기 과열 히터(130)는, 처리 가마(110)의 내부를 고온 수증기의 열로 고온 환경으로 하는 것이기 때문에, 본 발명의 수증기 가열 기구에 해당하고, 본 발명의 유지 수단의 하나에 해당한다. 본 실시예에서는, 증기 과열 히터(130)에 의한 가열에 의해, 약 200℃까지 승온시킨 수증기가 처리 가마(110)에 압송되도록 했다. 이 때문에, 처리 가마(110)는, 고온 고압의 수증기 도입을 받아서, 압력이 약 2MPa이며 온도가 약 200℃인 고온 고압 환경하로 되고, 해당 환경하에서 교반 날개(113)에 의해 피처리물을 교반하면서, 수열 처리를 행한다.
수증기 도입관(180)은, 증기 과열 히터(130)에 의해 가열을 받는 영역에서 관로를 꾸불꾸불하게(蛇行; meander, wobbling)해서 구비하므로, 증기 과열 히터(130)에 의한 가열은, 수증기 도입관(180)의 꾸불꾸불함에 의해 경로가 긴 범위 에서 행해진다. 따라서, 증기 과열 히터(130)에 의한 수증기의 가열 효율을 높일 수가 있다.
상기한 수증기 도입관(180)의 개폐는, 제어 장치(170)로부터의 구동 신호를 받아서 구동하는 밸브(183)나 분출구멍 근방의 밸브(184)에 의해 이루어진다. 분기 수증기 도입관(180a∼180c) 등에서도 각각의 관로에서의 분출구멍 근방의 도시하지 않은 밸브로 개폐된다. 이 경우, 분기 수증기 도입관(181)에 대해서는, 이미 기술한 수증기 분출에 의한 피처리물의 밀어 되돌려 보내기 기능을 담당(擔)하는 형편상(都合上), 최상류(最上流)의 밸브(183)에 의해서만 개폐된다. 다시말해, 분기 수증기 도입관(181) 이외의 분기 수증기 도입관(180a) 등에 있어서는 이들 관로를 폐쇄한 상태에서, 분기 수증기 도입관(181)으로부터만 수증기 분출을 할 수 있도록 구성되어 있다. 이 분기 수증기 도입관(181)으로부터만의 수증기 분출에 대해서는 후술한다.
상기한 수증기 도입관(180)에는 통과하는 수증기의 압력을 검출하는 센서(190)가, 보일러(120)나 증기 과열 히터(130)에는 통과하는 수증기의 온도를 검출하는 센서(191∼192)가 장착되어 있다. 이들 센서의 검출 신호는, 제어 장치(170)에 출력되어, 제어 장치(170)에 의한 보일러(120)나 증기 과열 히터(130) 등을 제어에 이용할 수 있다. 또, 수증기 도입관(180)이나 분기 수증기 도입관(181) 등의 각 분기 수증기 도입관(180a∼180c) 등에는, 수증기의 역류를 방지하는 도시하지 않은 역류 밸브(逆流弁) 이외에도, 압력의 과잉 상승시에 감압(減壓)한 다음에 가스 배출을 행하는 도시하지 않은 배출 밸브가 적당히 설치되어 있다.
또, 분기 수증기 도입관(181)으로부터는, 또 분기 수증기 도입관(185) 이 분기되고, 이 분기 수증기 도입관(185)은, 밸브(186) , 감압 기기 유닛(187)을 경유하여, 감압 수증기를 후술하는 열 교환 가마(140)의 내부에 도입한다. 이 도입 타이밍에 대해서는 후술한다.
콤프레서(135)는, 밸브(136)를 경유하여 처리 가마(110)와 접속되어 있고, 거의 약 2MPa의 고압 에어를 처리 가마(110)의 내부에 도입한다. 이 고압 에어의 도입은, 후술하는 바와 같이, 처리 가마(110)에서의 수열 처리에 앞서서 행해지고 처리 환경 유지를 위해서 이루어지기 때문에, 콤프레서(135) 는, 본 발명의 가압 에어 도입 기구에 해당하고, 본 발명의 유지 수단의 하나에 해당한다.
열 교환 가마(140)는, 처리 가마(110)의 동체부(胴體部) 주위를 둘러싸도록 중공으로 된 유체 도입부(141)를 구비한다. 이 유체 도입부(141)는, 밀폐 형상(密閉狀)이며 처리 가마(110)의 도체(導體) 측벽과 접촉하고 있기 때문에, 유체 도입부(141)에 도입된 유체와 처리 가마(110)와의 사이의 열 교환을 가능하게 한다. 유체 도입부(141)에 도입되는 유체는, 본 실시예에서는 후술하는 바와 같이 냉각수와 수증기이다. 다시말해, 열 교환 가마(140)는, 유체 도입부(141)로부터의 유체 배출로로서, 냉각수 배출관(142)과 수증기 배출관(143)을 구비하고, 제어 장치(170)에 의해 구동 제어되는 각 관로의 밸브(144∼145)에 의해, 유체 도입부(141)에서의 냉각수 배출, 수증기 배출을 행한다. 열 교환 가마(140)의 유체 도입부(141)에의 냉각수 도입은 후술하는 냉각 장치(150)로부터 행해지고, 수증기 도입은 이미 기술한 분기 수증기 도입관(185)을 경유하여 행해진다. 냉각수·수증기 의 도입·배출 타이밍에 대해서는, 후술한다. 또한, 수증기 배출관(143)은, 도면에서 아래쪽에 묘화(描畵)되어 있지만, 냉각수의 도입·배출에 지장이 없도록, 실제로는 유체 도입부(141)의 상부에 설치되어 있다.
냉각 장치(150)는, 제1 탱크(151)와 제2 탱크(152)를 구비하고, 양(兩)탱크 내의 냉각수를 혼합 밸브(153)에서 혼합하고, 그 혼합 냉각수를 냉각 배관(154)과 그 관로의 밸브(155)를 경유하여 열 교환 가마(140)의 유체 도입부(141)에 도입한다. 이 유체 도입부(141)에의 냉각수 도입은, 처리 가마(110) 에서의 수열 처리의 종료 후에 이루어진다.
제2 탱크(152)는, 수증기 도입관(180)으로부터 분기한 열 교환용 배관(188)의 나선관부(螺旋管部)를 탱크 내에 구비하고, 해당 배관을 통과하는 수증기에 의해, 탱크 내의 냉각수를 소정 온도, 예를 들면 50∼80℃ 정도로 유지한다. 열 교환용 배관(188)의 분기 개소에는 분류(分流) 밸브(189)가 배치되고, 이 분류 밸브(189)에 의해 정해진 분류 통과량(分流通過量)으로, 수증기는 열 교환용 배관(188)을 통과한다. 따라서, 냉각 장치(150)는, 혼합 밸브(153)에 의한 혼합비(混合比)에 따른 제1 탱크(151)측으로부터의 냉각수 양과 제2 탱크(152)측으로부터의 냉각수 양으로 정해지는 온도의 냉각수를 유체 도입부(141)에 송입(送入)할 수가 있다. 냉각 장치(150)로부터 유체 도입부(141)에 도입되는 냉각수 (혼합 냉각수)의 온도는, 제2 탱크(152)에서의 냉각수 온도 (50∼80℃)가 상한(上限)이며, 이 온도는, 처리 가마(110)에 도입되는 수증기 온도(약 200℃)보다 저온이다. 따라서, 냉각 장치(150)는, 본 발명의 유체 도입 수단에 해당한다.
폐기물 투입 호퍼(160)는, 처리 가마(110)에서의 수열 처리 사이클에 합치(合致)한 타이밍에서 피처리물을 반송하면서, 투입구(111)에 투입한다. 제어 장치(170)는, 본 실시예의 수열 처리 장치(100)의 제어를 통괄적(統括的)으로 행하는 것이며, 논리 연산을 실행하는 CPU나 프로그램이나 데이터를 기억한 ROM, 데이터의 일시적인 읽고 쓰기(讀書; reading and writing)를 가능하게 하는 RAM 등을 가지는 컴퓨터로 구성된다. 그리고, 제어 장치(170)는, 이미 기술한 여러 가지(種種; 각종) 센서로부터의 검출 신호를 입력하고, 이러한 검출 신호나 도시하지 않는 조작반(操作盤)으로부터의 운전 조건 설정 파라미터에 따라서, 밸브(183) 등의 여러 가지의 밸브 구동 제어, 보일러(120) 등의 기기의 구동 제어를 실행한다.
다음에, 본 실시예의 수열 처리 장치(100)에서 행하는 수열 처리 프로세스에 대해서 설명한다. 도 2는 이 수열 처리 프로세스의 공정을 도시하는 공정도이다. 수열 처리의 설명에 앞서서, 이 수열 처리를 행하기 위해서 수열 처리 장치(100)가 실행하는 처리에 대해서 설명한다.
제어 장치(170)는, 수증기 도입관(180)의 센서(190)나, 증기 과열 히터(130)의 센서(191), 보일러(120)의 센서(192), 처리 가마(110)의 가마 온도 센서(200) 및 가마 압력 센서(201)의 검출 신호를 입력하고, 보일러(120)의 운전 상태(수증기 생성량, 압송량(壓送量) 등)를 제어하면서, 증기 과열 히터(130)의 운전 상태(가열 온도 등)를 제어한다. 이것에 의해, 수열 처리 장치(100)는, 처리 가마(110)가 안정된 온도·압력(200℃/2MPa)의 수증기로 충만되도록, 수증기를 압송한다. 이 경우, 처리 가마(110)에의 수증기의 도입 초기에 있어서는, 피처리물과의 접촉에 의 한 냉각을 고려해서, 상기의 온도보다 약 10℃ 정도 다소 높은 수증기를 도입하도록 할 수도 있다.
또, 제어 장치(170)는, 냉각 장치(150)에서의 제2 탱크(152)의 온도 제어를 행한다. 다시말해, 수증기 도입관(180)에 설치한 분류 밸브(189)의 밸브 개도(開度; 열림정도) 조정을 행하고, 제2 탱크(152)의 냉각수 온도를, 이미 기술한 50∼80℃ 의 소정의 온도, 예를 들면 80℃로 조정한다. 이 온도 조정 시에는, 제2 탱크(152)에 설치한 도시하지 않은 온도 센서의 검출 신호를 이용한다. 제2 탱크(152)의 탱크 용량은, 처리 가마(110)의 몸통 둘레(胴回)의 열 교환 가마(140), 자세하게는 그 유체 도입부(141)를 채우기(滿)에 충분한(足) 용량이기 때문에, 처리 가마(110)의 내용적(內容積)(본 실시예에서는, 약 10㎥)에 비해서 충분히 작고, 0.5㎥ 정도이다. 게다가, 조정 온도는 50∼80℃로, 처리 가마(110)에 도입되는 수증기 온도(약 200℃)에 비해서 저온이기 때문에, 제2 탱크(152)의 냉각수 온도 조정을 위해서 분류 밸브(189)로부터 열 교환용 배관(188)으로 분류시키는 수증기량도 소량(少量)이다. 따라서, 상기한 바와 같이 수증기를 분류시켜도, 수증기 도입에 의한 처리 가마(110)의 승온에는 영향이 없다.
수열 처리 장치(100)는, 제어 장치(170)에서 상기한 기기 제어를 실행하면서, 도 2의 수열 처리를 행한다. 이 수열 처리 프로세스에서는, 우선, 피처리물을 폐기물 투입 호퍼(160)에 투입한다(스텝 S100). 피처리물의 도입에 계속(續)해서, 제어 장치(170)는, 폐기물 투입 호퍼(160)는, 투입된 피처리물을 교반하면서 투입구(111)까지 반송함과 동시에, 이 피처리물에, 어큐뮬레이터(198)에 축적된 수증기 를 분무해서 피처리물의 승온을 도모한다(스텝 Sl10). 어큐뮬레이터(198)는, 수열 처리 완료 후의 후술하는 스텝 S150 에서 고온 상태인 채의 수증기를 축적하므로, 제어 장치(170)에 의한 밸브(199)의 개변 제어(開弁; 밸브개방)에 의해, 어큐뮬레이터(198) 내의 고온 수증기를 분무해서 피처리물의 승온을 도모하는 것이다. 수증기는, 어큐뮬레이터(198)에서의 축적 동안에 온도 저하를 일으키지만, 다음회의 수열 처리까지의 기간에서는 강온(降溫) 정도도 적기 때문에, 피처리물의 승온에는 지장(差支)없다.
스텝 S110에 계속해서, 제어 장치(170)는, 투입구(111)를 개구 개폐 기기(114)에 의해 개방하고, 이 투입구(111)에 폐기물 투입 호퍼(160)로부터 피처리물을 승온 상태인 채 투입한다(스텝 S120). 계속해서, 제어 장치(170)는, 투입구(111)를 폐쇄한 후, 소정 시간에 걸쳐서 밸브(136)를 개변 제어하고, 그 사이에, 콤프레서(135)에서 처리 가마(110)로 압축 에어를 도입한다(스텝 S130). 이 압축 에어 도입에 의해, 다음에 행할 수증기 도입에 의한 처리 가마(110)의 고압화를 촉진시킨다.
계속해서, 제어 장치(170)는, 수증기 도입관(180)의 최상류의 밸브(183)와, 분기 수증기 도입관(180a∼180c) 등의 각각의 밸브를 개변 제어하고, 처리 가마(110)에, 보일러(120)에서 생성하고 증기 과열 히터(130)에서 고온화한 고온 고압(200℃/2MPa)의 수증기를 도입함과 동시에, 처리 가마 내의 교반 날개(113)를 모터(116)로 회전시키고 투입된 피처리물을 교반한다(스텝 S140). 이러한 고온 고압의 수증기 도입에 의해, 처리 가마(110)의 내부에서는, 투입된 피처리물이 고온 고 압의 수증기에 닿고(접촉하고), 수증기가 지지는 열이 피처리물의 수열 처리로 처해지는 상태로 된다. 그리고, 교반 날개(113)에 의한 피처리물 교반에 의해, 투입된 피처리물을 고르게 고온 고압의 수증기에 접촉시키면서, 피처리물에의 보다 일률적인 열의 전파를 도모하고, 수열 처리를 진행시킨다. 또한, 교반 날개(113)에 의한 피처리물 교반은, 스텝 S130의 압축 에어 도입과 병행해서 행하도록 할 수도 있다.
수증기 도입관(180)과 분기 수증기 도입관(180a∼180c) 등을 거친 고온 고압의 수증기 도입은, 피처리물의 수열 처리의 동안에 걸쳐서 계속된다. 그리고, 배출구(112)에서는, 분기 수증기 도입관(181)을 경유하여 가마내의 분출구멍(182)으로부터의 수증기 도입이 계속해서 행해지고 있다. 따라서, 수열 처리 동안에 있어서, 배출구(112)에서는 분출구멍(182)으로부터의 수증기 도입에 의해 피처리물이 가마 내로 밀어 되돌려 보내지기 때문에, 배출구(112)의 부주의(不用意)한 폐색(閉塞)을 초래(招)하지 않도록 할 수 있다.
수열 처리 장치(100)의 제어 장치(170)는, 고온 고압의 수증기에 의한 피처리물의 수열 처리를 소정 시간에 걸쳐서 실행한 후, 밸브(183)의 폐변(閉弁; 밸브폐쇄)제어, 모터(116)의 정지(停止) 제어를 행해서 수열 처리를 종료시킨다. 그렇게 하면, 제어 장치(170)는, 수증기 환류관(196)의 밸브(197)의 개변 제어, 밸브(199)의 폐변 제어를 실행해서, 처리 가마(110)에서의 잔존 수증기를 어큐뮬레이터(198)로 인도(導)하고, 이 어큐뮬레이터(198)에 고온인 채의 수증기를 축적한다(스텝 S150). 이 수증기 축적은, 밸브(197)의 폐변에 의해 종료한다. 이렇게 해 서 축적된 수증기는, 스텝 S110 에서 이미 기술한 바와 같이 피처리물 승온에 이용된다. 또한, 어큐뮬레이터(198)의 내용적은, 처리 가마(110)의 내용적(약 10㎥)에 비해서 작기 때문에, 어큐뮬레이터(198)에의 수증기 축적 후에 있어서도, 처리 가마(110)에는 여전히 수증기가 잔존하고 있다.
어큐뮬레이터(198)에의 수증기 축적이 완료하면, 제어 장치(170)는, 냉각 장치(150)로부터 열 교환 가마(140)의 유체 도입부(141)에 냉각수를 도입한다(스텝 S160). 이 냉각수 도입은 다음과 같이 행한다.
우선, 냉각수 배출관(142)의 밸브(144)를 폐변 제어해서, 유체 도입부(141)를 냉각수로 채운다. 그 이후에는, 배출측의 밸브(144)와 도입측의 밸브(155)를 개변 제어해서, 냉각 장치(150)의 냉각수를 유체 도입부(141)에 순환 공급한다. 도 3은 냉각수의 순환 공급의 모양을 설명하는 설명도이다.
이 도 3에 도시하는 바와 같이, 제어 장치(170)는, 냉각수 도입 당초의 기간에서는, 혼합 밸브(153)에 의한 유량비를, 제2 탱크(152) 측을 100%, 제1 탱크(151) 측을 0%로 하고, 그 후, 제2 탱크(152)에 대해서는 유량을 저감 하고, 제1 탱크(151)에 대해서는 유량을 증대시킨다. 그리고, 냉각수 도입의 종기(終期)에서는, 제2 탱크(152) 측을 0%, 제1 탱크(151) 측을 100%로 한다. 따라서, 유체 도입부(141)에 순환 공급되는 냉각수의 온도는, 냉각수 도입 당초의 기간에서는, 제2 탱크(152)의 냉각수 온도(약 80℃)로 되고, 그 후에는 서서히 저하하고, 냉각수 도입의 종기에서는, 제1 탱크(151)의 냉각수온(상온(常溫))으로 된다. 이러한 냉각수 순환이 이루어지기 때문에, 열 교환 가마(140), 자세하게는 유체 도입부(141) 는, 처리 가마(110)와의 사이에서 열 교환(냉각)을 행함에 있어서, 당초에는, 처리 가마(110)의 내부 온도와의 차(差)가 작은 온도로 냉각하면서, 서서히 보다 낮은 온도의 냉각수로 냉각한다. 이 냉각은, 처리 가마(110)의 내부의 환경이 약 100℃ 정도로 될 때까지 계속하는 것이 바람직하다.
이러한 처리 가마(110)의 냉각에 계속해서는, 수증기 방출관(193)의 밸브(194)를 개변 제어해서, 냉각 완료 시점에서 잔존하고 있는 수증기를 모두(總) 대기로 방출한다(스텝 S170). 이 수증기 방출은, 상기한 바와 같이 온도·압력 모두 저하된 상태에서 행해지게 된다.
계속해서, 제어 장치(170)는, 개구 개폐 기기(115)를 구동해서 배출구(112)를 개방하고, 처리 완료물(퇴비, 사료, 연료)을 처리 가마(110)로부터 배출한다(스텝 S180). 처리 완료물이 배출되면, 제어 장치(170)는, 배출구(112)를 폐쇄해서 다음회의 수열 처리에 대비(備)한다. 또한, 배출된 처리 완료물은, 도시하지 않은 벨트 컨베이어 등으로 반송된다.
제어 장치(170)는, 스텝 S170에 의한 잔존 수증기의 대기 방출이 끝나면, 상기의 처리 완료물의 배출과 병행해서 다음회의 수열 처리에 대비해서 처리 가마(110)의 승온에 착수한다. 즉, 제어 장치(170)는, 처리 가마(110)의 냉각을 위해서 열 교환 가마(140)(자세하게는, 유체 도입부(141))에 도입되어 있던 냉각수를, 냉각수 배출관(142)의 밸브(144)를 개변 제어함으로써 냉각 장치(150)의 제1 탱크(151)와 제2 탱크(152)에 회수(回收)한다(스텝 S190). 그 다음에, 밸브(144)를 폐변 제어해서 유체 도입부(141)를 밀폐 형상(狀)으로 한 다음, 유체 도입 부(141)에 분기 수증기 도입관(185)을 경유하여 수증기를 도입하고(스텝 S200), 처리 가마(110)를 그 몸통 둘레 주위의 유체 도입부(141)에 의해 승온시킨다. 또한, 이렇게 해서 도입된 수증기는, 이미 기술한 스텝 S160에서의 냉각수 도입시에, 유체 도입부(141)의 수증기 배출관(143)으로부터 대기 방출되므로, 냉각수 도입에 지장은 없다.
이상 설명한 본 실시예의 수열 처리 장치(100)에서는, 약 200℃/2MPa 라고 하는 고온 고압의 수증기의 물성분과 수증기의 열로 피처리물을 처리 가마(110)에서 수열 처리할 때에, 처리 가마(110)에 그 투입구(111)로부터 피처리물을 투입하고, 이 처리 가마(110)의 내부에는, 수증기 도입관(180)이나 분기 수증기 도입관(180a∼180c) 등을 경유하여 상기 고온 고압의 수증기를 보일러(120) 및 증기 과열 히터(130)로부터 압송한다. 이러한 수증기 압송에 의해, 처리 가마(110)의 내부를, 투입된 피처리물이 압송된 고온 고압의 수증기에 닿고, 수증기가 지니는 열이 피처리물의 수열 처리로 처해지는 상태로 한다. 그리고, 투입된 피처리물을 상기 고온 고압의 수증기가 도입된 처리 가마(110) 내에서 교반 날개(113)에 의해 교반함으로써, 피처리물을 고르게 수증기에 접촉시키면서, 피처리물에의 보다 일률적인 열의 전파를 도모하면서, 수증기의 물성분과 그 열에 의한 수열 처리를 진행시킨다.
이러한 수열 처리의 진행을 도모함에 있어서, 본 실시예에서는, 보일러(120)가 생성한 수증기를 그 압송 과정에서 증기 과열 히터(130)에 의해 가열해서, 약 200℃/2MPa라고 하는 고온 고압의 수증기를 처리 가마(110)에 계속해서 도입하기로 했다(스텝 S140). 이와 같은 고온 고압의 수증기의 생성·압송을 보일러에서 담당하려면, 보일러에 높은 능력이 요구되지만, 그 보일러 능력에는 한계가 있으므로, 상기한 바와 같은 고온 고압의 수증기를 안정되게 계속 도입하는 것이 어렵지만, 본 실시예에서는, 상기한 바와 같이 증기 과열 히터(130)에 의한 수증기 가열을 행함으로써, 고온 고압의 수증기를 안정되게 계속 도입할 수 있다. 이러한 고온 고압 수증기의 계속 도입을 행하는 수열 처리 장치(100)에 의하면, 처리 가마(110)를, 수열 처리에 바람직한 처리 환경하(약 200℃/2MPa)에 둘 수 있음과 동시에, 해당 처리 환경을 고온 고압으로 용이하게 유지할 수 있다. 이 경우, 본 실시예에서는, 증기 과열 히터(130)에 의한 수증기 가열을 행함에 있어서, 증기 과열 히터(130)에 의한 가열을 받는 경로를 꾸불꾸불한 경로(經路)로 해서 경로 길이(經路長)를 길게 해서 가열 효율을 높였으므로, 수증기의 고온화, 나아가서는 처리 가마(110)의 처리 환경 유지에 매우 적합(好適)하다.
그리고, 이상 설명한 바와 같이 처리 가마(110)의 내부에서의 처리 환경을 약 200℃/2MPa라고 하는 고온 고압으로 유지한 다음에, 플라스틱 함유 잔반이나 이것과 일반 폐기물이 혼합된 피처리물을 수열 처리하므로, 높은 생산성을 달성할 수 있다. 또, 수열 처리이기 때문에, 분진·매연의 발생이 없어 환경 보전의 점에서 바람직할 뿐만 아니라, 피처리물로부터의 유익한 처리 완료물(퇴비, 비료, 연료) 생성이라고 하는 자원 순환의 점에서도 바람직하다.
또, 상기한 고온 고압의 수증기의 도입에 앞서서, 처리 가마(110)에 고압 에어를 도입해서 처리 가마(110) 내를 미리 고압 환경으로 해 두도록 했으므로, 수열 처리의 처리 환경을 고온 고압으로 용이하게 유지할 수 있다. 게다가, 이 고온 고압의 수증기 도입에 앞서는 도입 전의 고압 에어 도입에 의해 고압 환경으로 한 다음에, 그 후에 처리 가마(110)에 고온 고압의 수증기 도입을 도모하기 때문에, 수열 처리의 처리 환경 유지가 보다 한층 더 간편하게 된다.
이에 더하여, 전회의 수열 처리 시에 처리 가마(110) 내에 잔존하고 있는 고온의 잔존 수증기를, 수열 처리에 처하기 전의 피처리물에 분무해서(스텝 S110), 해당 피처리물을 미리 승온시켜 둔다. 따라서, 처리 가마(110)의 내부에의 피처리물의 투입에 의한 온도 강하를 억제할 수 있으므로, 수열 처리의 개시 당초부터 처리 환경을 고온 고압으로 유지할 수 있다. 게다가, 이 피처리물의 승온은, 어큐뮬레이터(198) 에 축적해 둔 잔존 수증기로 행하기 때문에, 피처리물의 승온을 위한 열원을 별도 준비할 필요가 없고, 구성의 간략화, 자원 절약화를 도모할 수가 있다.
또, 본 실시예에서는, 수증기를 보일러(120)에서 처리 가마(110)의 내부로 도입하기 위한 수증기 도입관(180)을, 복수의 분기 수증기 도입관(180a∼180c) 등에 분기시켜서 복수의 도입 개소에서 처리 가마(110)의 내부에 수증기 도입을 행하도록 하고, 그 다음에, 하나의 분기 수증기 도입관(181)의 분출구멍(182)을 처리 가마(110)의 배출구(112)에 설치했다. 분기 수증기 도입관(181)을 경유하여 분출구멍(182)으로부터 분사된 수증기는, 배출구(112)에서의 피처리물을 처리 가마(110) 내로 밀어 되돌려 보내도록 작용하므로, 고온 고압하에서의 수열 처리의 한참 진행중에, 피처리물이 배출구(112)를 막아서 고화해 버리는 것이나, 배출 구(112)가 막혀 버리는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 수열 처리 후의 처리 완료물의 배출이 원활하게 되어 바람직하다.
또한, 처리 가마(110)의 동체부 주위를 둘러싸는 중공의 유체 도입부(141)를 구비하는 열 교환 가마(140)를 배치했다. 그리고, 수열 처리의 완료 후에는, 이 유체 도입부(141)에 냉각수를 도입해서, 이 냉각수와의 처리 가마(110)의 열 교환을 행해서 처리 가마(110)를 냉각하면서, 처리 가마(110) 내의 잔존 수증기를 처리 가마(110)로부터 배출하도록 했다. 따라서, 수열 처리 후의 처리 가마를 냉각수와의 열 교환에 의해 단시간 내에 효율 좋게 냉각해서 내부의 온도 저하와 압력 강하를 촉진한 다음에, 잔존 수증기를 배출할 수 있다. 이 때문에, 이미 기술한 수열 처리의 처리 환경 유지에 더해서, 다음회의 피처리물의 수열 처리까지의 단축화, 나아가서는 처리 효율 향상을 도모할 수가 있다.
게다가, 열 교환 가마(140)(유체 도입부(141))에의 냉각수 도입시에는, 도입하는 냉각수의 온도가 도 3에 도시하는 바와 같이 서서히 낮아지도록 했으므로, 열 교환(냉각)의 대상으로 되는 처리 가마(110)를 급격한 온도 변화 (온도 저하)에 노출(暴)되지 않도록 할 수 있기 때문에, 처리 가마의 내구성 확보의 관점(觀點)에서 바람직하다. 이러한 냉각수 온도의 조정에 있어서는, 처리 가마(110)에 도입되는 수증기의 열을 열 교환용 배관(188)에서 이용하므로, 에너지 효율 면에서, 바람직하다.
또, 열 교환 가마(140)(유체 도입부(141))에의 냉각수 도입에 더하여, 다음회의 상기 피처리물의 수열 처리시에 있어서, 열 교환 가마(140)(유체 도입 부(141))에 도입된 냉각수의 배출을 행한 후, 보일러(120)에서 생성된 수증기를 상기 열 교환 가마에 도입하도록 할 수도 있다. 이렇게 하면, 다음회의 수열 처리에서는, 열 교환 가마에 도입된 수증기와의 열 교환에 의해서도 처리 가마를 승온할 수 있으므로, 다음회의 수열 처리의 환경 유지에 대해서 기여할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시예나 실시형태에 전혀 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈(逸脫)하지 않는 범위에서 여러가지 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다. 예를 들면, 상기의 실시예에서는, 처리 가마(110)에서의 처리 환경 유지시에 있어서, 증기 과열 히터(130)에 의한 수상 기화열(氣化熱), 콤푸레서(135)에 의한 사전(事前)의 고압 에어 도입, 잔존 수증기를 이용한 다음회의 처리용 피처리물의 승온을 병용(倂用)했지만, 이들을, 처리 가마(110)의 내용적이나, 피처리물의 종류, 수열 처리시의 환경(온도·압력)에 따라서, 적당히 선택해서 채용할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 처리 가마에서의 수증기의 물성분과 수증기의 열에 의한 수열 처리를 행할 때에의, 수열 처리의 처리 조건의 간편한 유지나 처리 효율 향상을 도모할 수 있다는 효과가 얻어진다.
Claims (9)
- 수증기의 물성분과 수증기의 열로 피처리물을 수열 처리하는 수열 처리 장치로서,상기 피처리물의 투입구와 배출구를 가지는 중공(中空)의 처리 가마(釜)와,상기 처리 가마에 도입하기 위한 수증기를 생성해서 압송(壓送)하는 수증기 생성원(生成源)과,그 수증기 생성원에서 생성된 수증기를 상기 처리 가마의 내부에 도입하도록 배치된 수증기 도입로(導入路)와,상기 처리 가마에 투입된 피처리물을 처리 가마 내에서 교반(攪拌)하는 교반 수단과,상기 수열 처리시에 있어서 처리 환경의 유지(維持)를 도모하는 유지 수단을 구비하고,그 유지 수단은,상기 수증기 도입로의 경로(經路)에 형성되고, 그 경로를 통과하는 수증기를 가열한 다음에 수증기를 상기 처리 가마에 내보내는 수증기 가열 기구와,상기 처리 가마의 내부에 상기 수열 처리의 개시에 앞서서 가압(加壓) 에어를 도입하는 가압 에어 도입 기구와,상기 수열 처리의 종료 후에서의 상기 처리 가마의 잔존 수증기를 상기 처리 가마로부터 배출해서 중공 용기에 축적하고, 그 축적한 수증기를 상기 처리 가마의 상기 투입구로부터 투입되는 다음회의 처리용 상기 피처리물에 분사(噴射)해서 다음회 처리 피처리물을 승온(昇溫)시키는 승온 기구의 적어도 어느 것인가의 기구를 가지는 수열 처리 장치.
- 제1항에 있어서,상기 수증기 도입로는, 상기 처리 가마의 복수(複數)의 도입 개소에 수증기 도입을 행하도록 배치(配設)되고,그 복수의 도입 개소의 적어도 하나를 상기 처리 가마의 상기 배출구로 하고, 상기 배출구에서의 상기 피처리물을 상기 처리 가마 내로 밀어 되돌려 보내(押戾; push back)는 수열 처리 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 처리 가마 주위에 중공의 유체 도입부(流體導入部)를 형성하고, 그 유체 도입부에 도입된 유체와 상기 처리 가마와의 사이의 열 교환을 가능하게 하는 열 교환 가마와,상기 수열 처리의 종료 후에 상기 열 교환 가마에, 상기 처리 가마에 잔존하는 잔존 수증기의 온도보다 저온의 유체를 도입하는 유체 도입 수단과,상기 수열 처리의 종료 후에 상기 잔존 수증기를 상기 처리 가마로부터 배출하는 수증기 배출 수단을 더 구비하는 수열 처리 장치.
- 수증기의 물성분과 수증기의 열로 피처리물을 수열 처리하는 수열 처리 장치로서,상기 피처리물의 투입구와 배출구를 가지는 중공의 처리 가마와,상기 처리 가마에 도입하기 위한 수증기를 생성해서 압송하는 수증기 생성원과,그 수증기 생성원에서 생성된 수증기를 상기 처리 가마의 내부에 도입하도록 배치된 수증기 도입로와,상기 처리 가마에 투입된 피처리물을 처리 가마 내에서 교반하는 교반 수단과,상기 처리 가마 주위에 중공의 유체 도입부를 형성하고, 그 유체 도입부에 도입된 유체와 상기 처리 가마와의 사이의 열 교환을 가능하게 하는 열 교환 가마와,상기 수열 처리의 종료 후에 상기 열 교환 가마에, 상기 처리 가마에 잔존하는 잔존 수증기의 온도보다 저온의 유체를 도입하는 유체 도입 수단과,상기 수열 처리의 종료 후에 상기 잔존 수증기를 상기 처리 가마로부터 배출하는 수증기 배출 수단을 구비하는 수열 처리 장치.
- 제3항 또는 제4항에 있어서,상기 유체 도입 수단은,상기 열 교환 가마에 도입하는 상기 유체의 온도를 상기 잔존 수증기의 온도로부터 서서히 저하시키면서, 유체를 도입하는 수열 처리 장치.
- 제3항 내지 제5항중 어느 한항에 있어서,상기 유체 도입 수단은,다음회의 상기 피처리물의 수열 처리시에, 상기 열 교환 가마에 도입된(導入濟) 상기 저온 유체의 배출을 행한 후, 상기 수증기 생성원에서 생성된 수증기를 상기 열 교환 가마에 도입하는 수열 처리 장치.
- 수증기의 물성분과 수증기의 열로 피처리물을 수열 처리하는 수열 처리 방법으로서,상기 피처리물의 투입구와 배출구를 가지는 중공의 처리 가마에, 상기 피처리물을 상기 투입구로부터 투입하는 공정과,수증기를 생성하는 수증기 생성원으로부터 수증기를 상기 처리 가마의 내부에 압송하는 공정과,상기 투입된 피처리물을 상기 수증기가 도입된 상기 처리 가마 내에서 교반하는 공정과,상기 수열 처리시에 처리 환경의 유지를 도모하는 공정을 구비하고,상기 처리 환경의 유지를 도모하는 공정은,상기 처리 가마에 도입되는 수증기를 가열한 다음에 수증기를 상기 처리 가 마로 내보내는 공정과,상기 처리 가마의 내부에 상기 수열 처리의 개시에 앞서서 가압 에어를 도입하는 공정과,상기 수열 처리의 종료 후에서의 상기 처리 가마의 잔존 수증기를 상기 처리 가마로부터 배출해서 중공 용기에 축적하고, 그 축적한 수증기를 상기 처리 가마의 상기 투입구로부터 투입되는 다음회의 처리용 상기 피처리물에 분사해서 다음회 처리 피처리물을 승온시키는 공정의 적어도 어느 것인가의 공정을 가지는 수열 처리 방법.
- 제7항에 있어서,상기 처리 가마 주위에 형성된 중공의 유체 도입부에 유체를 도입해서 그 도입된 유체와 상기 처리 가마와의 사이의 열 교환을 가능하게 하는 열 교환 가마에 대해서, 상기 수열 처리의 종료 후에, 상기 처리 가마에 잔존하는 잔존 수증기의 온도보다 저온의 유체를 도입하는 공정과,상기 수열 처리의 종료 후에 상기 처리 가마에 잔존하는 잔존 수증기를 상기 처리 가마로부터 배출하는 공정을 가지는 수열 처리 방법.
- 제7항 또는 제8항에 있어서,상기 수증기 생성원으로부터 수증기를 상기 처리 가마의 내부에 압송하는 공정에서는,상기 수증기를 상기 처리 가마의 복수의 도입 개소에 도입하면서, 그 복수의 도입 개소의 적어도 하나를 상기 처리 가마의 상기 배출구로 하고, 상기 배출구에서의 상기 피처리물을 상기 처리 가마 내로 밀어 되돌려 보내는 수열 처리 방법.
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