KR20090132951A - 폐합성수지 연료화 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐합성수지로부터 고순도의 가스를 회수할 수 있어 가스 연소시 완전 연소는 물론 대기오염 물질의 발생을 방지하고, 또 가스 회수율의 극대화를 이뤄 융해 부산물의 량을 줄일 수 있으며, 나아가 부산물을 고체 입자 형태로 배출할 수 있는 폐합성수지 연료화 방법 및 장치에 관한 것이다.

즉, 폐합성수지와 입자형 다공질 이물질제거제와 폐합성수지를 1차 융해로에 함께 투입하여 융해하는 단계와; 폐합성수지 1차 융해물을 2차 융해로로 이송한 후 적체시키면서 교반 하여 2차 융해할 때 폐합성수지의 융해 부산물을 2차 융해로 바닥면 일 측으로 순차 배출되도록 하는 단계와; 2차 융해단계에서 생성되는 가스를 토치로 보내어 연소하는 단계를 포함하는 방법 및 투입구가 일 측에 형성되고 내부에는 전동 이송스크루가 장치되는 수평융해로와; 상기 수직융해로와 직교방향으로 마련되어 바닥면 일 측에 배출구멍이 형성되며 내부 중심에는 모터에 의해 회전하는 교반봉이 기립 설치되며 상부에는 가스 배기관이 형성되는 수직융해로와; 상기 수직융해로의 바닥면 하측에 연결 설치되어 수직융해로의 배출구멍으로 배출되는 부산물을 배출하는 배출장치로 구성하는 장치에 관한 것이다.

폐합성수지, 이물질제거제, 수평융해로, 수직융해로, 교반봉, 배출장치

Description

폐합성수지 연료화 방법 및 그 장치{A gas fuel equipment and method to utilization of ruined plastic}

본 발명은 폐합성수지를 융해할 때 발생 되는 가연성 가스(이하 '가스'로 약칭 함)를 회수하여 연료화하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 좀더 상세하게는 폐합성수지의 융해 활성화를 높여 폐합성수지로부터의 가스 회수율(추출)을 향상할 수 있고, 또 부산물의 양을 최소화화면서 입자(고체 알갱이) 형태로 배출될 수 있도록 하며, 나아가서는 회수되는 가스의 순도를 높여 연소 시 대기 오염 물질의 발생을 억제함은 물론 가스의 완전연소를 달성할 수 있는 폐합성수지 연료화 방법 및 그 장치를 제공하고자 하는 것이다.

일반적으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 열가소성 수지계열 폐합성수지는 소각장에서 소각 처리하거나 매립 처리하고 있는데, 폐합성수지를 소각 처리할 경우에는 염화수소(HCL)·유황산화물(SOX)·질소산화물(NOX)·다이옥신 등과 같은 대기오염 물질이 배출되고, 폐합성수지를 매립할 경우에는 합성수지의 특성인 난분해성에 따라 부폐되는 기간이 오래 걸려 토양 오염은 물론 그 침출수로 인한 지하수 오염을 유발시켰고, 또 매립지 확보 등의 문제를 안고 있다.

이러한 이유로 폐합성수지를 종류별로 분류하여 재활용하고 있으나, 분류 공정에 수반되는 많은 난제로 인하여 경제성과 실용성이 낮고, 처리량이 매우 작은 편이어서 실질적인 재활용을 기대할 수 없었다.

이를 해결하기 위해 폐합성수지가 가지고 있는 가스를 연료화하여 폐합성수지로 인한 환경오염을 막고, 나아가서는 한정된 석유에너지의 소비 감축을 도모하고자 하는 폐합성수지 연료화 공법 즉, 폐합성수지를 융해하여 가스를 분리하면서 회수하여 연료로 전환하는 공법이 제안되고 있다.

하지만 현재까지의 폐합성수지 연료화 공법(이하 '종래 공법'이라 함)은 폐합성수지의 가스를 연료화하는 기초적 기능은 달성할 수 있음에 반해 가스 내에 이물질이 다량 포함되어 있어 가스의 순도가 낮고, 그로 인해 가스의 불 완전연소가 초래되어 연소 시 각종 대기 오염 물질이 발생 되는 문제점이 있었다.

한편 종래 공법은 폐합성수지의 융해율이 낮아(이하 '불완전 융해'라 칭함) 가스의 회수율이 저조하여 융해 후 발생 되는 부산물이 젤 형태로 배출될 뿐만 아니라 그 량도 많고, 또 불완전 융해에 의한 상기 부산물 내에는 폐합성수지의 오염 물질을 다량 내포하고 있어 처리 비용의 부담이 있음과 함께 그 처리에 있어서도 많은 제약이 따랐다.

그리고 종래 공법은 회수되는 가스 내에도 이물질(불완전 연소를 초래 물질 및 대기 오염 물질 등)이 다량 포함되어 있어 불 완전연소가 발생 되고 그로 인해 가스 연소 시 다이옥신 등과 같은 대기 오염물질이 생성되는 문제점이 있었다.

따라서 종래 공법은 위와 같은 문제점 등으로 인하여 경제성과 실용성이 낮아 실질적으로 범용화가 어려웠고, 특히 비 환경적인 부산물 배출로 인해 폐합성수지를 재활용하여 환경오염을 방지하고자 본래의 취지에 적극 부응할 수 없었다.

본 발명은 위에서 설명한 종래 공법에서 나타나는 문제점 등을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 특히 폐합성수지의 이물질제거를 도모하여 고순도의 가스를 회수할 수 있도록 하고, 회수되는 가스의 완전연소를 달성할 있도록 함은 물론 폐합성수지 융해 부산물은 고체입자 형태로 배출할 수 있는 폐합성수지 연료화 방법 및 장치를 제안함을 그 목적으로 한다.

본 발명에 의한 폐합성수지 연료화 방법은, 1차 융해로에 폐합성수지와 입자 형 내열성 이물질제거제를 일정 비율로 투입하여 선(先) 융해하고, 선 융해된 융해물을 2차 융해로에 투입하여 적체시켜 하단에 스크루가 형성된 교반봉으로 교반하면서 재(再) 융해하여 2차 융해로 내에 가스가 회수되도록 하고, 회수되는 가스를 토치(torch) 내로 자연 배기 되도록 하여 연소하되, 토치 내부로 공기를 공급하여 가스의 완전 연소를 도모하고, 가스가 회수될 때 생성되는 고체입자 형태의 부산물은 교반봉의 역회전으로 배출할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 의한 폐합성수지 연료화 장치는, 폐합성수지와 이물질제거제를 투입하기 위한 투입구를 가지고 내부에는 이송스크루가 장치되는 수평용해로와; 상기 수평융해로와 직교방향으로 구비되어 그 내부가 수평융해로 내부와 연통 되고 내부 중심에는 교반봉이 설치되며 바닥면 일 측에 부산물 배출구멍이 형성되는 수직융해로와; 상기 수직융해로 하단에 설치되어 부산물 배출구멍을 통해 배출되는 부산물을 외부로 배출시키는 부산물 배출장치와; 상기 수직융해로 내에서 회수되는 는 가스를 연소하고 내부에는 공기공급관을 도입한 토치로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 폐합성수지를 1,2차 융해로에서 융해할 때 폐합성수지가 포함하고 있는 이물질을 다공질인 내열성 이물질제거제에 흡수되도록 함으로써 고순도의 가 스를 얻을 수 있는 효과가 있고, 또 1차 융해된 폐합성수지를 적체시킨 상태에서 일정시간 동안 2차 융해하기 때문에 폐합성수지로부터의 가스 회수율을 극대화할 수 있어 부산물의 량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 이물질제거제로 인하여 부산물이 고체입자 형태로 배출될 수 있어 부산물의 처리가 용이한 효과도 있다.

한편 회수되는 가스의 완전 연소를 도모할 수 있어 가스의 불완전 연소로 인한 대기오염을 방지할 수 있는 효과도 있다.

본 발명에서 이물질제거제를 이용하여 폐합성수지로부터 가스를 회수하고, 이를 연료화 하는 방법은 다음과 같다.

본 발명은 폐합성수지와 2mm 이하 입자 형 다공질 이물질제거제와 폐합성수지를 1:10 비율로 1차 융해로에 함께 투입하여 약 600 ~ 700℃의 온도로 1차 융해하는 단계와; 폐합성수지 1차 융해물을 2차 융해로로 이송한 후 적체시키면서 교반 하여 약 600 ~ 700℃의 2차 융해하는 단계와; 1,2차 융해단계에서 회수되는 가스를 토치로 보내어 연소하는 단계로 이루어진다. 여기서 이물질제거제는 폐합성수지가 융해되는 온도에 융해되지 않는 내열성 광물이 바람직하다.

상기 폐합성수지의 1차 융해 단계는 폐합성수지의 융해와 폐합성수지가 가지 고 있는 이물질(대기오염 물질 등) 대부분을 다공질의 이물질제거제 내로 흡수되도록 한다.

상기 2차 융해 단계는 1차 융해물의 융해를 활발하게 하여 이물질제거제에 1차 융해물 내에 잔존하는 이물질의 흡수반응이 활성화되도록 함으로써 고순도의 가스를 회수되도록 한다. 위 과정에서 폐합성수지의 융해 부산물은 고체입자 형태를 유지하면서 2차 융해로 바닥에서부터 서서히 적층 되고, 적층 된 부산물은 2차 융해로 바닥면 일 측으로 최 하측에서부터 순차 배출된다. 이때 2차 융해로에는 계속 1차 융해물이 이송되나, 1차 융해물은 2차 융해로 바닥면에 적층 되어 있는 부산물로 인하여 자연 누출되지 않음은 물론 적체되는 상태가 유지된다.

즉, 부산물의 적층 높이는 1차 융해물의 이송 량에 비례하기 때문에 차기 1차 융해물이 2차 융해로 내로 이송될 때 부산물의 배출을 시작하면 부산물의 적층 높이는 항상 일정하게 유지될 수 있으므로 계속 이송되는 1차 융해물의 적체와 누출을 막을 수 있게 되는데, 그 이유는 처음에 이송되는 1차 융해물의 2차 융해로 인해 발생 되는 부산물을 배출하지 않으면 적층 부산물 자체가 누출 방지막 기능을 하기 때문이다.

이로써 본 발명에 따른 방법은 폐합성수지가 1,2차로 융해되는 동안에 폐합성수지의 이물질이 이물질제거제에 흡수되기 때문에 고순도의 가스(연소 시 대기오염을 유발시키지 않는 가스)를 회수할 수 있고, 이는 본 발명에 의해 회수된 가스 성분을 분석한 아래 표를 통해 입증된다. 또 부산물은 작은 고체 입자로 배출시킬 수 있다.

또한 본 발명에 의한 폐합성수지 연료화 장치는, 외주에 가열히터(60)가 장착되어 내부로 투입되는 폐합성수지를 융해하는 수평융해로(10)와; 상기 수평융해로(10)와 직교방향으로 마련되어 외주에 가열히터(61)가 장착되되, 내부가 수평융해로(10) 내부 중앙과 연통 되고 상단에는 가스 배기관(22)이 형성되는 수직융해로(20)와; 상기 수직융해로(20) 하단에 설치되는 부산물 배출장치(40)로 구성된다.

상기 수평융해로(10)는 폐합성수지와 이물질제거제를 투입하기 위한 투입 구(12)가 일 측에 형성되고 내부에는 전동 이송스크루(11)가 장치된다. 상기 수직융해로(20)는 바닥면(21) 일 측에 부산물 배출구멍(211)이 형성되며, 내부 중심에는 모터에 의해 회전하고 양측에는 교반날개(31)가 형성되면서 하단에는 수직융해로(20)의 바닥면(21)과 접촉하는 스크루(32)를 가진 교반봉(30)이 기립 설치되고, 상부의 가스 배기관(22) 끝단에는 공기공급관(51)이 내부에 도입된 가스 연소 토치(50)가 연결된다. 상기 부산물 배출장치(40)는 수직융해로(20)의 바닥면(21) 하측에 설치되어 상기 바닥면(21) 일 측의 배출구멍(211)으로 배출되는 부산물을 배출하는 것으로, 내부에 전동식 배출스크루(41)가 설치되며 일 측 하단에는 배출구(42)가 형성된다. 상기 수직융해로(20)와 수평융해로(10)은 별도의 설비(프레임 등)에 의해 지지 된다.

이와 같이 구성되는 장치는, 투입구(12)를 통해 폐합성수지와 이물질제거제를 수평융해로(10) 내부로 함께 투입하면 폐합성수지가 수평융해로(10) 외주의 가열히터(60)로 융해되면서 모터 회전하는 이송스크루(11)에 의해 수평융해로(10) 방향으로 이송하게 하고, 이송되는 융해물은 수평융해로(10) 내부와 수직융해로(20) 내부의 연통에 따라 수직융해로(20) 내부로 유입된다.

이렇게 수직융해로(20) 내에 유입되는 융해물은 수직융해로(20) 내에 적체되면서 수직융해로(20) 외부의 가열히터(61)에 의해 또다시 융해되는데, 이때 교반봉(30)을 회전하여 양측의 교반날개(31)로 융해물을 교반하면 융해물의 재융해 효 율을 높아지고 이와 동시에 융해물과 이물질제거제 간의 반응도 활성화할 수 있다. 여기서 융해물의 적체는 교반봉(30)을 정회전(하단 스크루의 상부 이송방향)함으로써 달성할 수 있고, 위 작용은 융해물이 배출장치(40)로 누출되는 것을 막을 수 있다.

그리고 상기 스크루(32)는 수직융해로(20)의 바닥면(21)으로 낙하하는 융해물을 계속 상승시켜주는 작용이 있음에 반해 수직융해로(20)의 바닥면(21)에 접촉되어 있어 바닥면(21)의 스크레이핑(긁어주기) 작용을 하므로 폐합성수지 융해 과정에서 발생 되는 부산물이 바닥면(21)에 눌러 붙지 않게 하면서 바닥면(21) 일 측의 배출구멍(211)으로 미량의 부산물을 계속 배출할 수 있게 하는데, 이 작용은 수직융해로 내로 융해물이 처음 유입되었을 때에는 융해물의 일부 누출을 막을 수는 없지만 이 누출은 부산물의 발생과 동시에 해결된다.

따라서 폐합성수지 융해 과정에서 발생 되는 부산물은 위에서 설명한 바와 같이 수직융해로(20)의 바닥면(21)에서부터 서서히 적층 되고, 이 부산물은 융해물의 재융해과정에서 바닥면(21) 일 측의 배출구멍(211)과 배출장치(40)의 배출스크루(41) 및 배출구(42)의 유기적 작용에 의해 외부로 배출된다.

또 폐합성수지의 융해로 인해 회수되는 가스는 배기관(22)을 통해 토치(50)로 공급되어 연소 되고, 그 연소는 토치(50)의 공기공급관(51)으로 공급되는 공기 로 완전연소된다.

한편 부산물 배출이 교반봉(30)의 정 회전으로도 가능하나 교반봉(30)의 역회전으로 그 배출을 보다 원활하게 하면서도 배출 량도 늘일 수 있다. 즉, 교반봉(30)을 역회전하면 하단의 스크루(32)의 이송방향이 하부로 전환되므로 적층 부산물을 강제로 아래로 끌어내려 배출구멍(211)으로 배출시킬 수 있어 배출의 원활성과 배출 량의 확대를 이룰 수 있게 된다.

다음으로 본 발명은 폐합성수지 수평융해로(10) 내부에 이송스크루(11)가 설치되어 있어 융해과정에 회수되는 가스의 비정상적 배기(수평융해로의 투입구 등으로 배기)를 방지할 수 있으므로 가스의 비정상적 배기로 인한 비 안정성을 해결할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하였지만 해당기술분야의 숙련된 당업자는 위 내용에 기재된 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 연료화 공정을 나타낸 블럭도

도 2는 본 발명에 따른 연료화 장치의 구성을 나타낸 예시도

도 3은 도 2의 중요 부 확대 예시도

도 4는 도 3의 A-B선 단면 예시도로서 교반날개를 일정각도 회전시킨 상태도

도 5는 본 발명의 교반봉 사시도

도 6은 본 발명의 토치 예시도 이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 수평융해로 11 : 이송스크루

12 : 투입구 20 : 수직융해로

21 : 바닥면 211 : 배출구멍

22 : 배기관 30 : 교반봉

31 : 교반날개 32 : 스크루

40 : 배출장치 41 : 배출스크루

42 : 배출구 50 : 토치

51 : 공기공급관 60, 61 : 가열히터

M : 모터

Claims (5)

1. 폐합성수지와 입자 형 다공질 이물질제거제와 폐합성수지를 1차 융해로에 함께 투입하여 융해하는 단계와; 폐합성수지 1차 융해물을 2차 융해로로 이송한 후 적체시키면서 교반 하여 2차 융해할 때 폐합성수지의 융해 부산물을 2차 융해로 바닥면 일 측으로 순차 배출되도록 하는 단계와; 1,2차 융해단계에서 회수되는 가스를 토치로 보내어 연소하는 단계를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 폐합성수지 연료화 방법.
2. 제 1항에 있어서, 이물질제거제는 2mm 이하 입자로 하고, 이물질제거제와 폐합성수지의 투입비율을 1:10로 하며, 폐합성수지의 융해 온도는 600 ~ 700℃의 로 하여서 됨을 특징으로 하는 폐합성수지 연료화 방법.
3. 폐합성수지와 이물질제거제를 투입하기 위한 투입구(12)가 일 측에 형성되고 내부에는 전동 이송스크루(11)가 장치되는 수평융해로(10)와; 상기 수직융해로(20)와 직교방향으로 마련되어 바닥면(21) 일 측에 배출구멍(211)이 형성되며 내부 중심에는 모터에 의해 회전하는 교반봉(30)이 기립 설치되며 상부에는 가스 배기관(22)이 형성되는 수직융해로(20)와; 상기 수직융해로(20)의 바닥면(21) 하측에 연결 설치되어 수직융해로(20)의 배출구멍(211)으로 배출되는 부산물을 배출하는 배출장치(40)로 구성하되, 상기 수평융해로(10)와 수직융해로(20) 각 외주에 가열히터(60)(61)를 장착하면서 내부를 연통하고, 상기 교반봉(30) 양측에는 교반날개(31)를 형성하고 하단에는 수직융해로(20)의 바닥면(21)과 접촉하는 스크루(32)를 형성하여서 됨을 특징으로 하는 폐합성수지 연료화 장치.
4. 제 3항에 있어서, 부산물 배출장치(40)는 내부에 전동 배출스크루(41)를 설치하면, 일 측 하단에는 배출구(42)를 형성하여서 됨을 특징으로 하는 페합성수지 연료화 장치.
5. 제 3항에 있어서, 가스 배기관(22) 끝단에 공기공급관(51)이 내부에 도입하는 가스 연소 토치(50)를 연결하여서 됨을 특징으로 폐합성수지 연료화 장치.

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