KR20100028138A

KR20100028138A - 탄화가스 생성 보일러용 펠렛의 제조방법

Info

Publication number: KR20100028138A
Application number: KR1020080087018A
Authority: KR
Inventors: 김원두
Original assignee: 김원두
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2010-03-12
Also published as: KR101006011B1

Abstract

본 발명은 톱밥, 왕겨 및 폐지의 제1 폐기물과 폐타이어, 폐비닐 및 폐플라스틱의 제2 폐기물을 분쇄하여 혼합하면서 펠렛으로 제조함으로써 밀폐된 제1 연소실의 내부에서 1차 연소하는 중에 탄화가스를 생성한 후 다시 제2 연소실에서 2차 연소가 이루어져 휘발성 유기화합물과 공해물질의 발생을 줄이도록 한 탄화가스 생성 보일러용 펠렛의 제조방법에 관한 것이다.

상기의 본 발명은,

톱밥, 왕겨 및 폐지의 제1 폐기물을 5mm이하의 크기로 분쇄하는 과정과,

폐타이어, 폐비닐 및 폐플라스틱의 제2 폐기물을 5mm이하의 크기로 분쇄하는 과정과,

상기의 분쇄한 제1 폐기물 45∼55중량%와 상기의 분쇄한 제2 폐기물 25∼35중량%와 물 10∼15 중량% 및 가용성 전분 5∼10 중량%를 혼합하여 혼합물을 형성하는 과정과,

상기의 혼합물을 성형기에 넣으면서 압축 성형하여 지름 7∼20mm, 길이 30∼50mm의 원통형 펠렛을 제조하도록 하되,

제1 연소실의 밀폐된 내부에 상기의 펠렛을 충진하여 1차 연소하는 중에 탄화가스를 생성하도록 하고,

상기의 제1 연소실에서 생성되는 탄화가스를 제2 연소실에서 2차 연소시키면서 상기의 제1 연소실에서 예열한 보일러용수를 가열시키는 동시에 내부의 수관으 로 공급되는 온수를 가열하도록 구성함으로써 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)과 공해물질의 발생을 줄이도록 함을 특징으로 한다.

폐기물, 펠렛, 탄화가스, 압축, 성형

Description

탄화가스 생성 보일러용 펠렛의 제조방법{pellet}

본 발명은 탄화가스 생성 보일러용 펠렛의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 톱밥, 왕겨 및 폐지의 제1 폐기물과 폐타이어, 폐비닐 및 폐플라스틱의 제2 폐기물을 분쇄하여 혼합하면서 펠렛으로 제조함으로써 밀폐된 제1 연소실의 내부에서 1차 연소하는 중에 탄화가스를 생성한 후 다시 제2 연소실에서 2차 연소가 이루어져 휘발성 유기화합물과 공해물질의 발생을 줄이도록 한 탄화가스 생성 보일러용 펠렛의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 여러 가지의 재료가 혼재하는 상태로 존재하는 가연성 폐기물(음식물 쓰레기, 타이어, 유기 슬러지 등을 포함)은 주로 스토커식 소각로에서 소각하여 왔으나, 다이옥신이 발생하기 때문에 운용중지나 개선이 요구되는 상황이 발생하고 있다.

따라서, 일단 산소가 없는 분위기에서 열분해 기화하고 나서, 이것을 연소하는 가스화 용융식의 유동상형이라든가 킬른형의 소각로가 출현하여 현재에 이르고 있다.

그러나, 이러한 현재의 소각로 역시도 설비비가 매우 높고, 러닝코스트가 높 으며, 대량의 탄산가스가 발생하고, 소각재의 매립이 필요하다는 등의 문제점을 안고 있다.

또한, 가연성 폐기물을 직접 연소하면 나머지는 재로 남게 되고, 이를 연소 용 에어의 취입방법을 개선하여 완전 연소화하는 소각로 및, 가연성 폐기물을 연소되지 않는 분위기에서 열분해 기화하고, 상기 가연가스를 고온 연소하여 나머지를 재로 하는 소각로가 사용되고 있다.

그러나, 이 역시 탄산가스의 배출량이 많고, 전자에서는 다이옥신 문제가, 후자에서는 고가의 설비비와 높은 러닝코스트 문제가 발생되었다.

더하여, 연소배출가스중의 다이옥신을 저감하는 방법으로서, 에어취입방법의 개선, 고온연소, 다단계연소, 탈염제를 취입하여 연소, 연소배출가스의 급냉, 배출가스 중의 다이옥신을 흡착제거하는 방법 등이 사용되고 있다.

그리고, 상기와 같이 연소로에 오존을 취입하는 방법이 일본 특허공개공보 2000-2406호에, 배출가스의 다이옥신을 수산화 마그네슘에 의하여 흡착 분해하는 방법이 일본 특허공개공보 1999-166710호에, 배출가스를 탈염제로 분해처리하는 방법이 일본 특허공개공보 1999-347359호에 각각 개시되어 있다.

그러나, 상기와 같은 배출가스의 처리방법 역시 탄산가스의 배출량이 많고, 전자에서는 다이옥신 문제가, 후자에서는 고가의 설비비 및 높은 러닝코스트 문제가 발생하였다.

그리하여 2006년 12월 28일자 특허출원 제10-2006-0136379호(쓰레기 탄화 처리기의 유해물질 연소장치)를 제안하였으며,

2차 연소기를 통하여 열원이 1차 연소기로 공급되어지는 연소기의 열원을 열풍관로를 통해 탄화로를 거쳐 건조로에 공급하고, 상기 건조로에 유입된 열원을 열풍관로를 통해 열교환기를 거쳐 1차 연소기로 리사이클링 하는 유해물질 연소장치에 있어서,

상기 건조로와 연결된 제1 배출관과 연결되며,

일측으로 악취가스 이동관로와 응축수 배출구를 형성한 응축기와 상기 탄화로와 연결된 제2 배출관과 연결되며,

일측으로 VOC 이동관로와 분진 배출구를 형성한 분진여과장치와 상기 악취가스 이동관로와 VOC 이동관로와 연결되며,

일측으로 인버터팬과 오염물 이동관로를 형성한 챔버와 상기 열교환기에 연결된 열풍관로와 챔버를 연결하는 챔버 열풍관로가 상기 1차 연소기에 연결하여 구성하였다.

그러나 상기와 같은 쓰레기 탄화 처리기의 유해물질 연소장치에 의하여서는 탄화 및 연소를 위한 구성이 복잡함은 물론, 각종 폐기물을 성형하지 않은 상태로 투입하므로 완전한 탄화가 용이하지 않음은 물론, 불완전 연소 상태의 유해물질을 완전히 연소하지 못하고 분리하여 배출시키게 되므로 또 다른 생활쓰레기를 발생하게 되는 단점이 있었다.

또한 2001년 11월 17일자 특허출원 제10-2001-0071660호(탄화연료용 폐기물 재활용 방법)이 제안되었으며,

이는, 폐기물에 함유되어 있는 불연소물을 선별하는 선별공정과,

상기 폐기물을 형틀에 넣고 압축·성형하는 압축성형공정과,

상기 압축성형공정에서 압축성형된 폐기물을 탄화하는 탄화공정과,

상기 탄화공정에서 탄화된 탄화물을 분쇄하는 분쇄공정과,

상기 분쇄된 탄화물을 선별하는 선별공정과,

상기 선별공정을 거친 탄화물을 활성탄 등의 분말제품으로 사용하기도 하고 상기 분쇄공정에서 분쇄된 분말로 된 탄화물을 성형하는 성형공정하고,

상기 탄화공정에서 열분해 기화된 가스는 가스연료실에서 포집·연소하여 이때 발생하는 1000℃이상의 폐열을 열교환기를 통해 대체에너지화하도록 함으로써 탄화공정에서 발생하는 가스를 완전히 연소시켜 무해한 상태로 배기하므로 소각로와 같은 불완전연소에 의해 발생하는 다이옥신 등의 유해가스가 배출되지 않으며, 자연 친화적인 폐기물처리공법임은 물론 탄화물을 생산하여 재활용 자원화하도록 하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 탄화연료용 폐기물 재활용 방법에 의하여서는 연소 가능한 폐기물을 단순하게 압축,성형한 후 탄화하여 분쇄하면서 활성탄 등으로 이용하도록 하였으므로 재료를 선별하는 과정이 적어도 3차례 이상 진행되므로 공정이 복잡하여 짐은 물론, 탄화장치를 별도로 구비하여야 하는 번거로움이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 톱밥, 왕겨 및 폐지의 제1 폐기물과 폐타이어, 폐비닐 및 폐플라스틱의 제2 폐기물을 분쇄하여 혼합하면서 펠렛으로 제조함으로써 밀폐된 제1 연소실의 내부에서 1차 연소하는 중에 탄화가스를 생성한 후 다시 제2 연소실에서 2차 연소가 이루어져 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)과 공해물질의 발생을 줄이도록 한 탄화가스 생성 보일러용 펠렛의 제조방법를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄화가스 생성 보일러용 펠렛의 제조방법은,

제1 연소실의 밀폐된 내부에 상기의 펠렛을 충진하여 1차 연소하는 중에 탄 화가스를 생성하도록 하고,

상기의 제1 연소실에서 생성되는 탄화가스를 제2 연소실에서 2차 연소시키면서 상기의 제1 연소실에서 예열한 보일러용수를 가열시키는 동시에 내부의 수관으로 공급되는 온수를 가열하도록 구성함으로써 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)과 공해물질의 발생을 줄이도록 함을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 탄화가스 생성 보일러용 펠렛의 제조방법에 의하여서는 톱밥, 왕겨 및 폐지의 제1 폐기물을 분쇄하고,

폐타이어, 폐비닐 및 폐플라스틱의 제2 폐기물을 분쇄하고,

상기의 제1 폐기물과 제2 폐기물을 물 및 가용성 전분을 혼합하여 압축,성형하면서 펠렛으로 제조함으로써 밀폐된 제1 연소실의 내부에서 1차 연소하는 중에 탄화가스를 생성한 후 다시 제2 연소실에서 2차 연소가 이루어져 휘발성 유기화합물과 공해물질의 발생을 줄이도록 하는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 탄화가스 생성 보일러용 펠렛은 도 1에 도시한 것과 같은 과정에 의해 제조하는 것으로서,

톱밥, 왕겨 및 폐지의 제1 폐기물을 5mm이하의 크기로 제1 분쇄기(30)에서 분쇄하는 과정과,

폐타이어, 폐비닐 및 폐플라스틱의 제2 폐기물을 5mm이하의 크기로 제2 분쇄기(31)에서 분쇄하는 과정과,

상기의 제1 분쇄기(30)에서 분쇄한 제1 폐기물을 제1 호퍼(40)의 중량센서(41)를 통하여 45∼55중량%씩 공급하는 과정과,

상기의 제2 분쇄기(31)에서 분쇄한 제2 폐기물 제2 호퍼(42)의 중량센서(43)를 통하여 25∼35중량%씩 공급하는 과정과,

물탱크(44)에서 중량센서(45)를 통하여 물 10∼15 중량%씩 공급하는 과정과,

제3 호퍼(46)의 중량센서(47)를 통하여 가용성 전분 5∼10 중량%씩 공급하는 과정과,

상기의 제1 폐기물 45∼55중량%와 제2 폐기물 25∼35중량%와 물 10∼15 중량% 및 가용성 전분 5∼10 중량%를 혼합기(50)에서 혼합하여 혼합물을 형성하는 과정과,

상기의 혼합물을 성형기(60)에 넣으면서 압축 성형하여 지름 7∼20mm, 길이 30∼50mm의 원통형 펠렛을 제조하는 과정으로 구성한 것이다.

상기의 제조과정에 의해 제조한 펠렛은 본 출원인의 특허출원 제 10-2008-0071027호(탄화가스의 생성수단을 구비한 보일러)를 통하여 연소하도록 한 것으로서 도 2에 도시한 것과 같이,

제1 연소실(1)의 내부에 뚜껑(7)을 열고 본 발명의 제조과정을 통하여 제조한 펠렛(100)을 충진시킨 다음 뚜껑(7)을 닫아 밀폐되도록 한다.

상기 제1 연소실(1)의 하단에 설치한 망(2)을 통하여 하단에 떨어지는 재를 모아서 처리하는 재처리구(3)에는 송풍기(4)에서 제1 공기 공급관(5)을 통한 공기가 공급되어 망(2)을 통해 공급되도록 한다.

그러므로 적정량의 공기가 송풍기(4)로부터 제1 연소실(1)에 공급되도록 하면서 불을 붙이면 환원염(還元焰)의 원리에 따라 펠렛(100)에 대한 불완전연소가 행하여지게 되고, 그로 인해 탄화가스를 생성하는 탄화연소가 이루어지게 된다.

상기의 제1 연소실(1)에 처음 불은 붙인 상태에서는 탄화가스 수집관(9)에 연결한 밸브(10)를 개방하여 외부로 배출되는 중에 처음 연소가 이루어지게 되면, 탄화가스 수집관(9)의 밸브(10)를 닫아 밀폐된 제1 연소실(1)의 내부에서 불완전연소가 이루어지도록 한다.

상기의 제1 연소실(1)에서 불완전연소가 이루어지면서 발생되어 위쪽으로 이동하는 탄화가스와 연기는 뚜껑(7)의 가이드 홈(8)을 따라 수집되어 탄화가스 수집실(7a)에 저장하였다가 배출하게 된다.

상기의 탄화가스 수집실(7a)로부터의 탄화가스는 탄화가스 수집관(9)을 통해 탄화가스 저장실(11)에 저장하였다가 버너(14)로 공급하도록 한다.

상기의 탄화가스 저장실(11)이 제1 연소실(1)의 외면에 예열실(18)과 같이 형성되어 있으므로 보온층의 역할을 하는 동시에 탄화가스와 연기의 온도가 낮아지지 않은 상태로 계속 유지된다.

상기 제1 연소실(1)의 외벽과 탄화가스 저장실(11)과의 사이에 예열실(18)을 형성하여 전도되는 제1 연소실(1)의 연소열로 보일러용수 공급관(17)을 통해 공급되는 보일러용수를 예열하도록 한다.

상기의 탄화가스 저장실(11)에 탄화가스가 어느 정도 모아진 상태가 되면 탄화가스 공급관(12)의 밸브(13)를 개방하여 탄화가스 공급관(12)을 통한 탄화가스 및 연기가 버너(14)로 공급되도록 한다.

상기의 버너(14)에는 송풍기(4)로부터 제2 공기 공급관(16)을 통하여 공기도 공급되는 상태이므로 버너(14)에 불을 붙이게 되면 고열량의 탄화가스와 연기가 높은 열효율로 연소하게 된다.

상기의 버너(14)에서 발생하는 화력에 의해 제2 연소실(20)는 상기의 제1 연소실(1)에서 예열하여 예열보일러용수 공급관(19)를 통해 내부의 가열실(21)로 공급한 보일러용수를 가열하여 보일러용수 배출관(22)으로 배출하는 동시에 물공급관(23)을 통해 공급되는 온수를 수관(24)을 회류하는 중에 가열하여 온수배출관(25)으로 배출하도록 한다.

상기와 같은 제조 과정에 의한 본 발명의 탄화가스 생성 보일러용 펠렛의 제조방법은,

톱밥, 왕겨 및 폐지의 제1 폐기물을 5mm이하의 크기로 제1 분쇄기(30)에서 분쇄하고, 폐타이어, 폐비닐 및 폐플라스틱의 제2 폐기물을 5mm이하의 크기로 제2 분쇄기(31)에서 분쇄한다.

그리고 상기의 제1 분쇄기(30)에서 분쇄한 제1 폐기물을 제1 호퍼(40)의 중량센서(41)를 통하여 45∼55중량%씩 공급하고, 상기의 제2 분쇄기(31)에서 분쇄한 제2 폐기물 제2 호퍼(42)의 중량센서(43)를 통하여 25∼35중량%씩 공급하고, 물탱크(44)에서 중량센서(45)를 통하여 물 10∼15 중량%씩 공급하고, 제3 호퍼(46)의 중량센서(47)를 통하여 가용성 전분 5∼10 중량%씩 공급한다.

상기의 제1 폐기물 45∼55중량%와 제2 폐기물 25∼35중량%와 물 10∼15 중량% 및 가용성 전분 5∼10 중량%를 혼합기(50)에서 혼합하여 혼합물을 형성한다.

상기의 혼합물을 성형기(60)에 넣으면서 압축 성형하여 지름 7∼20mm, 길이 30∼50mm의 원통형 펠렛을 제조하도록 함으로써 탄화시키면서 연소할 때 휘발성 유기화합물과 공해물질의 발생을 줄이도록 한 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 제조과정을 도시한 개략도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연소장치를 도시한 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30, 31 : 분쇄기 40, 42, 46 : 호퍼

41, 43, 45, 47 : 중량센서 44 : 물탱크

50 : 혼합기 60 : 성형기

Claims

톱밥, 왕겨 및 폐지의 제1 폐기물을 5mm이하의 크기로 제1 분쇄기(30)에서 분쇄하는 과정과,

폐타이어, 폐비닐 및 폐플라스틱의 제2 폐기물을 5mm이하의 크기로 제2 분쇄기(31)에서 분쇄하는 과정과,

상기의 제1 분쇄기(30)에서 분쇄한 제1 폐기물을 제1 호퍼(40)의 중량센서(41)를 통하여 45∼55중량%씩 공급하는 과정과,

상기의 제2 분쇄기(31)에서 분쇄한 제2 폐기물 제2 호퍼(42)의 중량센서(43)를 통하여 25∼35중량%씩 공급하는 과정과,

물탱크(44)에서 중량센서(45)를 통하여 물 10∼15 중량%씩 공급하는 과정과,

제3 호퍼(46)의 중량센서(47)를 통하여 가용성 전분 5∼10 중량%씩 공급하는 과정과,

상기의 제1 폐기물 45∼55중량%와 제2 폐기물 25∼35중량%와 물 10∼15 중량% 및 가용성 전분 5∼10 중량%를 혼합기(50)에서 혼합하여 혼합물을 형성하는 과정과,

상기의 혼합물을 성형기(60)에 넣으면서 압축 성형하여 지름 7∼20mm, 길이 30∼50mm의 원통형 펠렛을 제조하는 과정들로 구성한 것을 특징으로 하는 탄화가스 생성 보일러용 펠렛의 제조방법.