KR20120055756A - 폐기물의 열분해장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로 내부의 연료와 투입된 폐기물을 공기 취입구를 통하여 인입하는 공기와 반응하며 열분해되게 하여 가스로 배출시키는 열분해로와; 상기 열분해로의 상부에 개폐가능하게 설치되고, 폐기물이 투입된 후에 닫히는 상부 게이트와; 상부 게이트 하부에 개폐가능하게 설치되어 상부 게이트와의 사이에 저장공간을 형성하고, 상부 게이트가 닫힌 후에 열려 열분해로로 폐기물을 투입시키는 하부 게이트와; 배기파이프와 연결되고 열분해로의 내부와 연통되는 메인파이프에 설치되고, 폐기물의 열분해시에 열려 열분해로 내의 압력을 적절하게 조절하는 메인밸브와; 배기파이프와 연결되고 열분해로의 내부와 연통되는 보조파이프에 설치되고, 열분해로 내의 압력이 미리 설정된 압력값 이상이 되면 열려 가스를 배출시키는 보조밸브와; 열분해로에서 배출된 가스를 수용하고 수중에 폭기하여 가스 중에 포함된 유해물질을 물에 흡착되게 하고, 필터를 통해 가스를 정화시키는 가스정화장치를 포함하여 구성되는 폐기물의 열분해장치이다.

Description

폐기물의 열분해장치{Equipment for disposing of waste materials using pyrolysis process}

발명은 열분해장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다이옥신이나 대기오

염물질을 환경규제치 이하로 억제하면서 각종 폐기물을 열분해 처리하는 폐기물의 열분해장치에 관한 것이다.

누구나 쾌적한 한경을 좋아한다. 각종 폐기물들은 생활쓰레기를 포함하여 환경오염의 원인이 되고 있고, 이들을 잘 처리하기 위한 각종 아이디어와 장치들이 개발되고 있다. 폐기물들을 매립장에 매립하는 방법도 있고, 태워서 없애는 소각장도 있다.

종래의 소각장치중에서 이동식 쓰레기 소각장치가 제안된 바 있는데, 이 것은 로벽에 단열재가 매설된 강철재수립원통(鋼鐵材竪立圓筒)에 노즐이 장착된 연소통 본체와 이동식 재치대가 결합된 이동식 소각장치로서, 강철재 수립원통의 하단에 공기분산노즐을 집합한 연소용 공기진입부를 일정한 간격을 두고 복수개 배설하여 공기분산 노즐은 원통 하단 내벽에 접하여 환설되고 소공이 다수 천설된 공기진입로와 연통하고, 공기분산노즐은 소공이 저부에 다수 천설된 내열주강재의 방사상 파이프를 통하여 중앙에 위치하고 소공이 저부에 다수 천설된 내열주강재의 공기공급통과 연통하고, 공기분산노즐은 소공이 저부에 다수 천설된 내열주강재의 원관 파이프와 연통하여 로스톨를 형성하며, 원통 내에 연소공기 배출관를 착설하되 연소공기 배출관 주벽에 소공을 다수 천설하여 외통을 씌워서 2차 연소용 공기가 진입케 하고, 연소통 본체 아래쪽에 바퀴가 달린 4각형틀 위에 2개의 반원형 개폐판이 서로 대향되게 착설되어 지지레버와 해탈레버의 조작에 의하여 수동으로 조작되는 소각잔회배출장치를 형성하여 소각잔회배출장치 직하에 통상의 소각잔회수거접시가 구비된 이동식 재치대로 구성되어 있는 것이다.

또 공개특허 1020000060381호에는 가연성 폐기물 소각장치 (INCINERATION APPARATUS FOR COMBUSTIBLE RUBBISH)가 제안되어 있는데, 이 발명은 연소공기를 소각로 자체에서 가열하여 공급하고 연소화염을 확산 집합을 반복 시행 시키므로써 연소화염과 연소공기가 원활하게 혼합되어 완전연소를 하게 하고 배출가스는 수중집진기를 통과하여 배출되게 하므로서 연소가스중에 함유된 매연,카본 및 유독가스등을 물에 용해 침전시켜 무공해 상태로 배출되게 하는 소각장치에 관한 것이었다. 구체적이 구성은 도 1에서 보인 바와 같이, 소각로(1)의 상부에 공기분사공(5a)다수 뚫린 4각뿔형의 연소물질 및 화염 확산판(1a)을 주위에 연소물질 및 화연유도구(9)가 형성되게 설치하고 전,후,좌,우로 설치된 공기분사공(5)이 다수 뚫린 가로지른 공기유도 파이프(4)와 단관으로된 공기유도파이프(4a) 및 연소물질 및 화염확산파(1a)의 하부에는 연소로(1)의 주위에 형성된 공기유도로(6)와 연통되게 하고, 소각로(1)의 일측에 착화구(8를 가진 것이었다.(위의 도면 부호는 이 특허공개에만 한하여 적용된다)

폐기물들을 소각하는 경우에, 환경보호의 관점에서 소각시에 발생하는 다이옥신류(類) 및 대기오염물질의 처리가 문제로 되고 있다.

다이옥신류에는 많은 이성체가 있지만, 대표적으로는 PCDD(폴리 염화디벤조 다이옥신)와 PCDF(폴리 염화 디벤조 프랑)이며 C1(염소)의 치환수에 의해 여러 가지로 분류된다. 다이옥신류가 열분해로에서 분해되는 매커니즘에 대하여는, 폐기물 중의 열분해나 불완전한 열분해에 따른 미(未)열분해 유기물이 배(俳)가스 중의 비회(飛灰, fly ash) 표면에서, 염화 동(銅)등의 촉매작용에 의해 발생한다. 혹은 열분해에 의해 발생한 다환(多環) 방향족 탄화수소(나프탈렌, 안트라센, 클리센,피렌, 페난트렌 등 다수)가 촉매작용에 의해 분해하거나, 열분해에 의해 발생한 가연성 가스가 촉매작용에 의해 염소와 반응하여 크로로페놀(C6H3Cl3O)이라고 하는 전구체(前驅體)로 되어 이것이 축합반응에 의해 PCDD 등의 다이옥신류를 생성한다고추정되고 있다.

이상에서 설명한 열분해로에 있어서 종래에는 폐기물이 투입되는 투입구를 통해 가스가 외부로 새어나와 작업환경에 악영향을 끼치는 문제점이 있었다. 또한,종래의 투입구는 사람의 손으로 직접 도어를 개폐하도록 설치되어 있어 작업성도 떨어지는 문제점이 있었다. 또한 열분해된 가스를 배출하는 과정에서 배출구 쪽에서 일산화탄소가 과도하게 배출되는 문제가 있고, 열분해로 내에 압력이 높아지게 되면 가스가 역류하는 문제점도 발생할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 공개번호 10-2008-0042579에 본 출원인에 의하여 선출원되고 등록된 열분해로가 공개되어 있는데, 도 2에서 보인 바와 같이, 이 발명은 다이옥신이나 악취의 발생을 억하면서, 300℃ 이하에 있어서 각종 폐기물의 열분해가 효율 좋게 진행하는 것이고, 다이옥신의 재합성 반응을 억제할 수 있도록 한 것이다. 이 열분해로는, 도2에서 보인 바와 같이, 단열벽으로 외부 공간과 분리된 공간에서 투입되는 폐기물을 분해하여 가스로 배출하는 열분해부(1)와, 열분해부(1)에서 배출되는 가스를 수중에 폭기하여 유해물질을 물에 흡수되게 한 후 배기하는 버블링조(35,36)를 포함하여 이루어 진다. 외부 공간으로부터 차단되고 내화벽돌로 형성되는 열분해부(1)와, 열분해부의 벽부에 마련되어 공기를 열분해부로 자연흡기로 취입하는 열분해용 공기 취입구(4,5)와, 공기 취입구를 조이는 것에 의해 열분해부로의 공기의 유입량을 제한하는 유입공기 제한수단(17)과, 공기 취입구에서 열분해부에 공기를 유도하는 공기통로 상에 자장을 형성하여 열분해용 공기를 자기처리하는 복수 쌍의 자석(15)과, 내열용기 내부에 선반 상(狀)의 석쇠로 폐기물을 지지하는 폐기물 지지수단(6,7)과, 열분해부의 벽부에 마련된 배기가스 배출구(3)와, 배기가스 배출구에서 배출된 배기가스를 수조 안에서 폭기(曝氣)하여 무해화하는 유해물질의 제거 처리장치(23)와, 배기가스에 포함되는 다이옥신류나 프론류 등의 난(難)분해물질을 흡착하는 촉매시스템(19)과, 배기가스를 팬부(24)에 의해 대기중으로 배기하는 배기수단을 구비하는 것이다.(위의 도면부호는 해당 특허공보에만 한하여 적용된다)

이상에서 설명한 열분해로에 있어서 종래에는 폐기물이 투입되는 투입구를 통해 가스가 외부로 새어나와 작업환경에 악영향을 끼치는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 투입구는 사람의 손으로 직접 도어를 개폐하도록 설치되어 있어 작업성도 떨어지는 문제점이 있었다.

또 열분해된 가스를 배출하는 과정에서 배출구 쪽에서 일산화탄소가 과도하게 배출되는 문제가 있고, 열분해로 내에 압력이 높아지게 되면 가스가 역류하는 문제점도 있다.

또 열분해된 가스가 버블링조의 물에 폭기될 때 타르가 생성되어 버블링조의 원할한 운전을 어렵게 만드는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폐기물을 보다 손쉽게 투입할 수 있고 투입구 측에서 가스가 새어나가는 것을 방지하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 연속 투입시 열분해로 안의 열분해 환경을 안정적으로 유지하면서 폐기물 투입을 하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 열분해 후에 발생하는 가스의 오염농도를 낮추기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 폐기물의 열분해시에 가스가 역류하는 것을 방지하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 폐기물의 열분해장치는 로 내부의 연료와 투입된 폐기물을 공기 취입구를 통하여 인입하는 공기와 반응하며 열분해되게 하여 가스로 배출시키는 열분해로와, 상기 열분해로의 상부에 개폐가능하게 설치되고, 폐기물이 투입된 후에 닫히는 상부 게이트와, 상부 게이트의 하부에 있는 저장공간 아래에 개폐가능하게 설치되고, 상부 게이트가 닫힌 후에 열려서 저장공간의 폐기물을 열분해로 내부로 투입시키는 하부 게이트와, 열분해로에서 배출된 가스를 수용하고 수중에 폭기하여 가스 중에 포함된 유해물질을 물에 흡착되게 하고, 필터를 통해 가스를 정화시키는 가스정화장치를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 폐기물의 열분해장치는 열분해로의 상부에는 상부 게이트 및 하부 게이트가 설치되고, 상단에는 별도의 커버가 개폐가능하게 설치되는 폐기물 투입구가 구비됨을 특징으로 한다.

본 발명의 폐기물의 열분해장치는 상부 게이트 및 하부 게이트는 일정한 시간차를 두고 개폐가 이루어지도록 자동으로 제어되고, 상부 게이트 및 하부 게이트는 실린더에 의해 작동되도록 설치됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 폐기물의 열분해장치는 내부 공간으로 투입된 폐기물을 공기 취입구를 통하여 인입하는 공기와 반응하며 열분해되게 하여 가스로 배출시키는 열분해로와; 열분해로의 상부에 개폐가능하게 설치되고, 폐기물이 투입된 후에 닫히는 상부 게이트와; 상부 게이트 하부에 개폐가능하게 설치되어 상부 게이트와의 사이에 저장공간을 형성하고, 상부 게이트가 닫힌 후에 열려 열분해로로 폐기물을 투입시키는 하부 게이트와; 배기파이프와 연결되고 열분해로의 내부와 연통되는 메인파이프에 설치되고, 폐기물의 열분해시에 열려 열분해로 내의 압력을 적절하게 조절하는 메인밸브와; 배기파이프와 연결되고 열분해로의 내부와 연통되는 보조파이프에 설치되고, 열분해로 내의 압력이 미리 설정된 압력값 이상이 되면 열려 가스를 배출시키는 보조밸브와; 열분해로에서 배출된 가스를 수용하고 수중에 폭기하여 가스 중에 포함된 유해물질을 물에 흡착되게 하고, 필터를 통해 가스를 정화시키는 가스정화장치를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 폐기물의 열분해장치는 배기파이프와 연결되고 저장공간의 내부와 연통하는 가스제거파이프에 설치되어 저장공간에 잔존하는 가스를 배출시키는 가스제거밸브를 더 포함하여 구성된다.

본 발명의 폐기물의 열분해장치는 열분해로 및 저장공간의 가스를 배출시키기 위한 동력원으로서 배출펌프가 구비되는데, 배출펌프는 보조밸브 또는 가스제거밸브가 열릴 때 정상 RPM보다 높은 RPM으로 작동되어 가스를 배출시키도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 폐기물의 열분해장치는 버블링조에서 배출된 가스를 배출시키는 배출관과, 버블링조에서 배출된 가스를 촉매와 반응시켜 가스의 농도를 낮춘 상태로 배출관을 통하여 외부로 배출시키기 위하여, 유입된 가스의 일산화탄소 성분을 촉매에 반응시켜 이산화탄소 성분으로 변화시키는 일산화탄소저감기와, 촉매에 접촉하는 가스를 촉매와 반응하기 적정한 온도로 가열시키는 히터를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 폐기물의 열분해장치는 열분해로에 공기를 공급하는 공기 취입구에 자장을 인가하기 위하여 자석을 배치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 폐기물이 투입되는 폐기물 투입구에 상부 게이트 및 하부 게이트가 이중으로 설치되어 있고 폐기물이 투입되어 상부 게이트가 닫힌 상태에서 하부 게이트가 열리게 된다. 따라서 게이트 사이에 위치한 가스가 외부로 새어나가지 않아 작업환경이 향상되는 효과가 있다. 그리고 게이트가 실린더에 의해 작동되므로 작업성이 향상되는 결과를 가져온다.

또한 본 발명에서는 배출구 쪽에 배출관을 설치하고 가스 중의 일산화탄소 성분을 이산화탄소로 바꾸도록 하였다. 따라서 배출되는 가스의 농도가 낮아지는 효과가 있다.

다음으로 본 발명에서는 열분해로의 압력이 높아지면 가스가 보조밸브에 의해 효과적으로 배출되므로, 가스가 역류하는 것을 방지되고 폐기물의 열분해가 안정적으로 이루어질 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 타르엘멘트는 타르의 축적으로 인한 운전효율의 저하를 막고. 유지보수를 쉽게 하며, 드레인배출기의 설치로 간단한 조작으로 드레인을 쉽게 배출할 수 있으며, 히터와 일산화탄소저감기의 분리에 의하여 유지보수 기간을 길게 할 수 있어서, 유해성 배기가스의 배출을 방지하고, 운전 유지 보수 비용을 절약할 수 있다.

도 1은 종래의 가연성 폐기물 소각장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 선발명으로 등록된 특허의 열분해로를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 폐기물의 열분해장치의 제1 실시예의 구성을 보인 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 폐기물의 열분해장치의 투입구의 구성을 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 의한 폐기물의 열분해장치의 제2 실시예의 구성을 보인 도면이다.
도 6는 타르엘레먼트이 단면도이다.

이하 본 발명에 의한 폐기물의 열분해장치의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 폐기물의 열분해장치의 제1 실시예의 구성을 보인 측면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 폐기물의 열분해장치의 투입구의 구성을 보인 측면도이다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 의한 열분해장치에는 열분해로(1)를 가지는데, 이 열분해로는 한국공개특허 10-2008-0042579호에 공개된 본 출원인에 의하여 선출원되고 등록된 바와 같이, 다이옥신이나 악취의 발생을 억하면서, 300℃ 이하에 있어서 각종 폐기물의 열분해가 효율 좋게 진행되도록 개량한 것이다.

열분해로(1)는 실질적으로 폐기물의 열분해가 이루어지는 부분이고, 열분해로(1)는 내화벽돌(2)에 의해 둘러싸여 있다. 내화벽돌(2)은 원주상 형상에 의해 열분해로(1)를 감싸 외부의 공간과는 실질적으로 차단된 폐쇄 영역을 형성한다.

열분해로(1)의 측면과 지면은 폐기물 투입상태에 따라 열분해반응영역과 접할 수 있으므로 국부적으로 열분해온도 이상의 고온을 예상할 수 있어 내화벽돌(2)의 시공이 필요하다. 그러나, 열분해로(1)의 상부는 반응이 완료된 가스만 접촉하므로 국부적으로라도 이상 고온에 노출되지 않아 내화벽돌(2)을 구비할 필요는 없으나 설치 장소에 따라 안전상 이유로 고온 안전 보호대를 설치할 수 있다.

한편 열분해로(1)의 하부에는 공기 취입구가(도 2에서 4, 5) 구비되어 열분해에 필요한 공기를 공급한다. 공기 취입구는 다수개의 밸브가 열분해로(1)의 가장자리를 감싸도록 구비되는데, 공기 취입구의 공기통로 내에는 자장을 형성하는 자석이 배치된다. 자석의 배치는 2개 또는 4개를 통로의 내벽에 부착하여 통로를 지나가는 공기에 자장을 인가하도록 하면 되고, N과 N극이 마주보도록 하여도 되고, N극과 S극이 마주보도록 하여도 되며, 서로 어긋나도록 N극과 S극을 배치하여도 된다. 자장이 공기에 주어지는 상태로 공기가 인입하면 저온 열분해시에도 불이 꺼지지 아니하지만, 자장 인가 없이 공기가 인입되면 저온 열분해시에 불이 꺼지는 현상이 있으므로 공기인입구에 통로에 자장을 인가하는 것이 매우 중요하다.

열분해로(1)의 내부에는 상부 폐기물 지지부(6)와 하부 폐기물 지지부(8)가각각 설치된다. 열분해로(1)의 내부로 투입되는 폐기물은 상부 폐기물 지지부(6) 및 하부 폐기물 지지부(8)에 의해 각각 지지된다. 상부 폐기물 지지부(6)와 하부 폐기물 지지부(8)에는 각각 숯 등과 같은 열전달부(도시되지 않음)가 각각 구비되어 폐기물의 열분해에 필요한 열을 공급한다. 여기에 설명하지 아니하는 기타 열분해로에 대한 자세한 설명은, 공개번호 10-2008-0042579에 기재된 본 출원인의 등록된 열분해로에 대한 설명을 원용한다.

열분해로(1)에서 개방된 상부에는 폐기물 투입구(10)가 구비된다. 폐기물 투입구(10)는 열분해로(1)보다 작은 폭과 높이를 가진 것으로서, 열분해로(1)의 상방으로 소정 높이로 설치된다. 폐기물 투입구(10)는 열분해로(1)로 폐기물이 투입되기 전에 1차적으로 저장되는 부분이다.

폐기물 투입구(10)는 커버(12)에 의해 개폐된다. 커버(12)는 폐기물 투입구(10)의 상단에 회전가능하게 설치되어 폐기물 투입구(10)를 개폐하게 된다.

그리고 폐기물 투입구(10)의 내부에는 폐기물이 투입되어 1차적으로 저장되는 저장공간(14)이 형성된다. 저장공간(14)의 상하방에는 각각 상부 게이트(16)와 하부 게이트(18)가 각각 회전가능하게 설치된다. 상부 게이트(16)와 하부 게이트(18)는 폐기물 투입구(10)의 측면에 설치된 상부 실린더(17)와 하부 실린더(19)에 의해 회전된다. 도 3에 잘 도시된 바와 같이 상부 게이트(16)는 상방으로 회전가능하게 설치되고, 하부 게이트(18)는 하방으로 회전가능하게 설치된다.

본 발명에서 폐기물이 투입되는 폐기물 투입구(10) 측을 이중 게이트로 구성한 것은 폐기물에서 발생되는 가스가 외부로 새어나가는 것을 차단하기 위함이다. 구체적으로 설명하면, 게이트(16,18)는 동시에 열리는 것이 아니고 별도의 프로그램에 의해 시간차를 두고 열리도록 설치된다.

또한 이렇게 폐기물 투입구(10) 측을 이중 게이트로 구성함으로써 열분해로(1) 내에서 이루어지는 열분해 환경을 안정적으로 유지하면서 연속적으로 폐기물을 추가로 투입하는 것이 가능하다.

구체적으로 설명하면, 커버(12)가 열린 상태에서 작업자가 외부에 구비된 시동버튼을 누르면 상부 게이트(16)가 열리고 폐기물을 투입하게 된다. 이 상태에서 일정 시간, 예를 들어 10초가 지나면 상부 게이트(16)가 자동으로 닫히게 하거나 수동으로 보턴을 눌어 닫히게 하고, 상부 게이트(16)가 닫힌 후에 일정 시간이 지나면 자동으로 하부 게이트(18)가 열려 폐기물이 열분해로(1)로 투입되도록 한 것이다. 수동조작이 아닌 자동 동작은 제어장치에 의하여 제어되는데 이 제어장치는 일반적사용되는 전자제어장치, 즉 센서들의 신호를 입력으로 받아서 작동기구를 제어하는 전자제어장치를 사용하고 도면의 복잡성을 피하기 위하여 도시하지는 아니하였다.

폐기물에서 발생된 가스가 상부 게이트(16) 및 하부 게이트(18)에 의해 차단되어 새어나가는 것이 최소화되고, 열분해로(1)로 외부 공기 등이 투입되는 것이 방지된다. 또한 작업자가 시동버튼을 누르는 것만으로 상술한 과정이 이루어지기 때문에 열분해 작업이 간편해지는 이점이 있다.

또한 폐기물이 열분해로(1)로 투입된 후에 하부 게이트(18)가 닫힌 상태에서 저장공간(14)에 잔존한 가스는 아래에서 설명될 가스제거밸브(30)에 의해 외부로 배기된다.

이상에서 설명한 바와 같이 게이트(16,18)가 서로 시간차를 두고 개폐되도록 구성되기 때문에 폐기물을 연속적으로 분해하는 작업이 가능하다. 구체적으로 설명하면 종래에는 폐기물의 분해가 끝난 후에 다시 커버를 열고 폐기물을 투입하고 다시 열분해하여야 했지만, 본 발명에서는 투입된 폐기물이 열분해되는 동안에 상부 게이트(16)를 열고 폐기물을 투입하는 것이 가능하고, 열분해가 이루어지고 있는 동안에 하부 게이트(18)를 열어 폐기물의 추가적인 투입이 가능하므로 연속적인 열분해 작업이 가능한 것이다.

열분해로(1)에는 메인파이프(20)가 설치되어 외부와 연통된다. 메인파이프(20)는 열분해로(1)의 내부와 연통되어 열분해로(1)의 압력을 적절하게 조절하는 역할을 한다. 메인파이프(20)로 배기되는 가스는 메인밸브(22)에 의해 조절된다. 메인밸브(22)는 시동되면 항상 열려 있고, 시동이 꺼지면 닫히도록 제어된다. 따라서 본 발명에 의한 열분해장치의 시동 중에 열분해로(1)의 가스는 메인파이프(20)를 통해 배기되면서 압력이 적절하게 유지된다.

참고로 열분해로(1)의 압력은 외부에 설치된 차압계에 의해 측정된다.

열분해로(1)에는 메인파이프(20)뿐만 아니라 보조파이프(24)가 설치되어 외부와 연통된다. 보조파이프(24)로 배기되는 가스는 보조밸브(26)에 의해 조절된다. 보조밸브(26)는 열분해로(1)의 내부 압력이 미리 입력되어 있는 압력값보다 높아져 메인파이프(20)만으로 가스의 배출이 어려울 경우에 열려 보조파이프(24)로 가스가 배기되도록 한다. 다시 말해, 메인밸브(22)는 항상 열려있는 상태로 유지되고, 보조밸브(26)는 열분해로(1)의 내부 압력에 따라 개폐가 제어된다.

한편 폐기물 투입구(10)의 저장공간(14)에 잔존하는 가스는 가스제거파이프(28)를 통해 배기된다. 가스제거파이프(28)로 배기되는 가스는 가스제거밸브(30)에 의해 조절된다. 즉 폐기물을 투입하는 과정에서 상부 게이트(16)와 하부 게이트(18)의 사이에 잔존하는 가스는 가스제거밸브(30)를 여는 것에 의해 가스제거파이프(28)로 배기된다.

메인파이프(20), 보조파이프(24) 및 가스제거파이프(28)는 배기파이프(32)로 합류된다. 배기파이프(32)는 파이프(20,24,28)를 통해 빠져나온 가스가 합류하여 버블링조(34,40)로 운반되도록 한다.

버블링조(34,40)는 인입되는 가스가 버블을 일으키고 난 후에 상부로 배기되도록 구성된다. 버블링조(34,40)의 내부에 수용되어 있는 물은 배기파이프(32)의 출구보다 높은 수위로 유지된다. 버블링조(34,40)에 수용되는 물에는 가스의 중화작용에 따라 소석회 용액이나 가성소다(수산화나트륨), 약알칼리합성세제, 소포제, 등 기타의 화학물질을 첨가하는 것이 좋다. 이 버블링조에 가스가 폭기되면 다이옥신류, 타르분, 염소나 불소를 함유하는 할로겐 성분, 목초액등의 유해물질이 중화된다.

버블링조(40)의 상단에는 U자형의 연기통로(41)가 구비되어 있다. 버블링조(40)로 인입된 가스의 오염성분은 물을 통과하여 흡착제(42)를 통과하면서 흡착된다. 흡착제(42)는 다이옥신류나 PCB류 등의 독성이 높은 유기 염소화합물이나, 이들 독성화합물의 전구체가 되는 크로로벤젠류 등의 유기염소 화합물을 간이하게 저해화하는 것이 가능하다. 이들의 탈취에는 활성탄, 콕스탄 등의 탄소계 흡착제는 물론, 제오라이트, 시리카, 알루미나 등의 무기계 흡착제도 유용하게 사용될 수 있다. 또한 흡수제(44)를 통과한 가스는 버블링조(40)에 구비된 필터(46)를 통과하면서 무해화된다.

이상에서 설명한 버블링조(34,40), 연기통로(41), 흡착제(42), 흡수제(44) 및 필터(46)는 가스를 정화시키기 위한 장치로서 가스정화장치로 명명한다.

버블링조(40)를 통과한 가스는 배기펌프(48)를 지나게 된다. 배기펌프(48)는 열분해로(1) 및 저장공간(14)에 충진된 가스가 배기될 수 있도록 동력을 제공하는 역할을 한다. 즉 열분해로(1)에 충진된 가스가 일정 압력 이상이 되면 보조밸브(26)가 열리고 이 상태에서 배기펌프(48)가 정상 RPM보다 높은 RPM으로 미리 설정된 시간(ex: 40초)만큼 동작하여 가스가 배출될 수 있도록 한다. 또한 배기펌프(48)는 저장공간(14)에 충진된 잔존가스를 배출시킬 때에도 높은 RPM으로 동작된다.

배기펌프(48)를 지난 가스는 배출관(50)으로 인입된다. 배출관(50)의 내부에는 히터(52) 및 일산화탄소저감기(54)가 구비된다. 히터(52)는 가스를 소정의 온도로 가열하여 가스 내 수분을 최소화하고 촉매와 반응이 잘 일어날 수 있는 상태를 만들어 준다.

일산화탄소저감기(54)는 가스의 반응을 촉진하여 가스의 농도를 낮추는 역할을 한다. 즉 배기가스에 많이 포함되어 있는 일산화탄소와 반응하여 이산화탄소로 만들어 배출되는 가스의 농도를 최소화하도록 한다. 본 발명에서 일산화탄소저감기(54)는 흡착제(42), 흡수제(44) 및 필터(46)를 통과하여 정화된 가스와 반응하기 때문에 촉매량도 상대적으로 적게 들어가고 촉매의 수명도 길어질 수 있는 이점이 있다.

이하에서는 본 발명에 의한 폐기물의 열분해장치에 의해 폐기물이 열분해되고 열분해과정에서 생성된 가스를 배출하는 과정에 대해 살펴본다.

폐기물 투입전에 먼저 장치들의 작동을 위한 전력 투입이 되고 열분해로가 준비 완료된다.

작업자는 커버(12)가 열린 상태에서 외부에 구비된 시동버튼(도시되지 않음)을 누른다. 그러면 상부 게이트(16)가 열리고 폐기물이 투입된다. 상부 게이트(16)는 수동으로 닫거나 일정 시간이 지나면 자동으로 닫히고, 상부 게이트(16)가 닫힌 상태에서 하부 게이트(18)가 열린다. 그리고 하부 게이트(18)는 폐기물을 열분해로(1)로 떨어지면 다시 닫히게 된다. 이상에서 설명한 게이트(16,18)의 동작은 작업자가 시동버튼을 누르는 것만으로 자동으로 이루어진다.

다음으로 상부 게이트(16)와 하부 게이트(18)의 사이에 형성된 저장공간(14)에 잔존하는 가스는 가스제거파이프(28)를 통해 배출된다. 즉 가스제거밸브(30)가 열리고 배출펌프(48)가 정상 RPM보다 높은 RPM으로 동작되면서 가스를 효과적으로 배출시킨다. 이때 메인밸브(22) 및 보조밸브(26)는 닫힌 상태이다. 가스제거밸브(30)는 일정시간, 예를 들어 40초동안 열린 후에 다시 닫히게 되고 열분해로(1)에서는 폐기물의 열분해가 이루어진다.

폐기물이 열분해되는 과정에서는 메인밸브(22)가 열리고 배출펌프(48)가 정상 RPM으로 구동되면서 열분해로(1)의 가스가 적절한 압력으로 유지될 수 있도록 한다.

이와 같은 과정을 거쳐 폐기물이 열분해되는 과정에서 열분해로(1)에 충진된 가스가 설정된 압력값을 넘는 경우가 발생할 수 있다. 가스가 설정된 압력값을 넘어버리면 역류하는 문제가 발생하기 때문에 이를 외부로 배기시켜주는 것이 필요하다. 열분해로(1) 내의 압력은 외부에 설치된 차압계를 통해 확인이 가능하다.

열분해로(1)의 내부압력이 일정값 이상 커지면 보조밸브(26)가 열리면서, 이와 동시에 배출펌프(48)가 정상 RPM보다 높은 RPM으로 작동된다. 배출펌프(48)의 동력에 의해 가스는 메인파이프(20) 및 보조파이프(24)를 통해 배출된다. 참고로, 이때 가스제거밸브(30)는 열리지 않고 닫힌 상태를 유지한다.

메인파이프(20) 및 보조파이프(24)를 통해 배기된 가스는 배기파이프(32)를 통해 합류되어 버블링조(34,40)로 유입된다. 버블링조(34,40)로 유입된 가스는 버블링조(34,40) 내의 물, 즉 약알칼리합성세제, 소포제, 소석회 용액이나 가성소다(수산화나트륨) 또는 기타 화학물질을 첨가한 물에 폭기된다. 그 과정에서 다이옥신류, 타르분, 염소나 불소를 함유하는 할로겐 성분, 목초액 등의 유해물질이 중화된다.

또한 버블링조(40)를 통과한 가스연기는 연기통로(41)를 따라서 흡착제(42), 흡수제(44) 및 필터(46)를 거치면서 중금속 성분이나 다이옥신류 등의 환경부하 물질이 제거되고 정화된다.

버블링조(40)와 연기통로를 통과한 가스는 배기펌프를 거처서 배출관(50)으로 유입된다. 배출관(50)으로 유입된 가스는 히터(52)를 지나면서 촉매와 반응하기 좋은 온도로 가열되고 촉매와 반응하여 일산화탄소 성분을 이산화탄소로 만들게 된다. 이와 같이 하여 연기 가스에 포함된 오염성분이 완전히 제거되어 정화된 가스가 외부로 배출되게 된다.

본 발명의 제 2실시예는 위에서 설명한 제1 실시예에 타르엘레멘트(200)를 추가하고 배출관에 설치되는 히터(300)와 일산화탄소저감기장치(400)를 분리하여 더욱 안전한 운전을 할 수 있도록 한 것이다.

열분해로(1)과 그 부속장치들(100)은 제1실시예와 동일하고, 브블링조(34, 40)는 청소의 편의를 위하여 드레인밸브(36, 43)를 하부에 각각 설치하였으며, 브블링조(40)은 내부를 관찰하기 위하여 관찰용창(45)를 추가 설치하고,역 U자 형태의 연기통로(41) 종부에 드레인배출기(47)를 설치한것을 제외한 다른 부분의 구성은 제1실시예와 같다.

이 드레인배출기(47)는 밸브(47-1)로 연기통로 단부에 연결되어 드레인을 모으고, 모인 드레인을 밸브(47-2)로 외부로 배출하도록 되어 있다. 이 드레인배출기는, 뜨거운 가스가 브블링조에 폭기되어 정화되면서 상부로배출될때 수증기를 머금게 되고 이 가스가 대기운도와 비슷한 연기통로(41) 외벽에 의하여 응결되므로, 이 응결수를 분리하여 배출할 필요가 있으므로 설치하는 것이다.

히터(52)와 일산화탄소저감기(54)는 제1실시예에서는 수직으로된 하나의 케이스내에 수용하였으나, 본 실시예에서는 히터는 수평으로 별도의 케이스로 설치하고 일산화탄소저감기 또한 별도의 케이스로 제작하여 수직으로 설치하였다. 그리고 배기펌프(48)을 일산화탄소저감기후단에 설치하였다. 제1실시예에서 하나의 케이스내에 수용된 히터와 일산화탄소저감기를 분리하는 것은 촉매로서 메탈성분 촉매를 사용하는 경우에 메탈 성분이 가로로 되어 히터에 떨어지게 되고 그러면 니크롬선 히터에 접촉되어 스파트를 유발할 수가 있으므로 이를 개선한 것이다.

히터에서 가열된 가스의 온도조절을 하는데, 일산화탄소저감기 출구측 가스의 온도를 검출하여 적정한 온도가 되도록 히터의 전력을 제어한다. 이렇게 하는 것은 일산화탄소가 촉매에 의하여 이산화탄소로 변화될 때 발열반응을 하므로 온도가 상승하게 되므로 적절한 온도상태로 유지하기 위함이다.

타르엘레멘트(200)는 일반적으로 개스중에 있는 먼지를 잡아주는 사이클론이나 필터타입의 집진기를 사용하면 된다. 하지만 본 발명에 적합한 형태의 집진기 형태를 가진 타르엘레멘트는 그 단면이 6에서 보인 바와 같은 것이다.

타르엘레멘트(200)는 공기의 흐름을 화살표 방향으로 유도하기 위하여 케이스(240) 내에 외치한 단면이 "ㅏ"자 형태의 칸막이판(230)이 케이스의 뚜껑(245)에 부착되어 있다. 하부 케이스(240)와 케이스뚜껑(245)은 프렌지로 형태로 결합되어 있어서 필요할 때 분리하여 청소하도록 되어 있다. 이 타르엘레멘트(200)에 열분해로의 배기파이프(32)가 인렛파이프(210)에 연결되고, 타르엘레멘트의 아웃렛 파이프는 버블링조(34)의 인렛 파이프에 연결된다.

타르엘레멘트에서 연기가스의 흐름은 화살표 방향과 같이 흐르는데, 칸막이판(230)에 부딛치면서 흐름 방향이 변화될 때 타르입자들이 연기가스 흐름에서 이탈되어 타르엘에멘트에 쌓이게 된다. 칸막이판은 수평날개(235)를 부착하면 더욱 효과적으로 된다. 이렇게 쌓인 타르입자들과 먼지들은 타르엘레멘트(200)를 분해하여 청소한다.

제2실시예의 동작도 제1실시예와 같으므로 설명을 생략한다. 다만, 쌓인 타르의 배출이나 드레인배출기(47)의 조작은 수시로 수동으로 하여 한다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 열분해로 2 : 내화벽돌
4 : 공기 취입구 6 : 상단 폐기물 지지부
8 : 하단 폐기물 지지부 10 : 폐기물 투입구
12 : 커버 14 : 저장공간
16 : 상부 게이트 17 : 상부 실린더
18 : 하부 게이트 19 : 하부 실린더
20 : 메인파이프 22 : 메인밸브
24 : 보조파이프 26 : 보조밸브
28 : 가스제거파이프 30 : 가스제거밸브
32 : 배기파이프 34,40 : 버블링조
41 : 연기통로 42 : 흡착제
44 : 흡수제 45 : 관찰용창
46 : 필터 47 : 드레인배출기
47-1, 47-2 : 밸브 48 : 배기펌프
49, 50 : 배출관 52 : 히터
54 : 일산화탄소저감기(촉매) 100 : 열분해로와 그 부속장치들
200 : 타르엘레멘트 210 : 인렛파이프
230 : 칸막이판 230 : 칸막이판
235 : 칸막이판 수평날개
240 : 케이스 241 : 배출탭
245 : 케이스의 뚜껑 245 : 케이스의 뚜껑
300 : 히터 400 : 일산화탄소저감기

Claims (12)

1. 로 내부의 연료와 투입된 폐기물이 공기 취입구를 통하여 인입하는 공기를 이용하여 열분해되게 하여 가스로 배출시키는 열분해로와;
   열분해로의 상부에 개폐가능하게 설치되고, 폐기물이 투입된 후에 닫히는 상부 게이트와;
   상부 게이트 하부에 개폐가능하게 설치되어 상부 게이트와의 사이에 저장공간을 형성하고, 저장공간의 있는 폐기물을 열분해로로 내부로 투입시키는 하부 게이트와;
   열분해로에서 배출된 가스를 수용하고 수중에 폭기하여 가스 중에 포함된 유해물질을 물에 흡착되게 하고, 필터를 통해 가스를 정화시키는 가스정화장치를 포함하여 구성되는 폐기물의 열분해장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   열분해로의 상부 게이트 상단에 별도의 커버가 개폐가능하게 설치되는 폐기물 투입구가 구비됨을 특징으로 하는 폐기물의 열분해장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상부 게이트 및 하부 게이트는 일정한 시간차를 두고 개폐가 이루어지도록 자동으로 제어되고, 상부 게이트 및 하부 게이트는 실린더에 의해 작동되도록 설치됨을 특징으로 하는 폐기물의 열분해장치.
4. 내부 공간으로 투입된 폐기물을 공기 취입구를 통하여 인입하는 공기를 이용하여 열분해되게 하여 발생되는 가스를 배기파이프로 배출시키는 열분해로와;
   배기파이프와 연결어 있으며 열분해로의 내부와 연통되는 메인파이프에 설치되고, 폐기물의 열분해시에 열려 열분해로 내의 압력을 적절하게 조절하는 메인밸브와;
   배기파이프와 연결되고 열분해로의 내부와 연통되는 보조파이프에 설치되고, 열분해로 내의 압력이 미리 설정된 압력값 이상이 되면 열려 가스를 배출시키는 보조밸브와;
   열분해로에서 배출된 가스를 수용하고 수중에 폭기하여 가스 중에 포함된 유해물질을 물에 흡착되게 하고, 필터를 통해 가스를 정화시키는 가스정화장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 폐기물의 열분해장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   열분해로의 상부에 개폐가능하게 설치되고, 폐기물이 투입된 후에 닫히는 상부 게이트와,
   상부 게이트 하부에 개폐가능하게 설치되어 상부 게이트와의 사이에 저장공간을 형성하고, 저장공간의 있는 폐기물을 열분해로로 내부로 투입시키는 하부 게이트;
   배기파이프와 연결되고 저장공간의 내부와 연통하는 가스제거파이프에 설치되어 저장공간에 잔존하는 가스를 배출시키는 가스제거밸브를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 열분해장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   열분해로 및 저장공간의 가스를 배출시키기 위한 동력원으로서 배출펌프가 구비되는데, 배출펌프는 보조밸브 또는 가스제거밸브가 열릴 때 정상 RPM보다 높은 RPM으로 작동되어 가스를 배출시키도록 하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 열분해장치.
7. 청구항 1 내지 6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 가스정화장치는,
   물을 내부에 저장하여, 열분해로에서 배출된 가스를 수중에 폭기하여 가스 중에 포함된 유해물질을 물에 흡착되게 하는 버블링조와,
   버블링조에서 나온 가스를 배출시키는 가스통로와
   가스통로에 설치되어 유해물질을 저감시키는 흡착제와,
   가스통로에 설치되어 악취를 저감시키는 흡수제와,
   가스통로에 설치되어 분진들을 저감시키는 필터부와,
   가스통로에 설치되어 일산화탄소를 무해한 가스로 변화시키는 일산화탄소저감기와,
   가스통로에 설치되어 가스를 대기중으로 배출하도록 하는 배기펌퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 열분해장치.
8. 청구항 1 내지 6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   열분해로에 공기를 공급하는 공기 취입구에 자장을 인가하기 위하여 자석을 배치하는 것을 특징으로하는 폐기물의 열분해장치.
9. 청구항 1 내지 6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   연기통로의 단부 하단에 드레인배출기를 더 포함하는 것을 특징으로하는 폐기물의 열분해장치.
10. 청구항 8에 있어서,
    열분해로의 하단 둘레에 공기 취입구가 설치되고, 공기 취입구에는 공기통로 내에 자장을 형성하는 자석이 배치되고, 이들 자석의 자극 배치는 N과 N극이 마주보도록 하거나, N극과 S극이 마주보도록 하거나, N극과 S극이 대향하지 아니하고 서로 어긋나도록 배치하는 것을 특징으로 하는 폐기물의 열분해장치.
11. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    열분해로에서 발생되는 가스에서 타르성분을 제거하기 위한 타르엘레멘트가 열분해로의 가스 출구와 가스정화장치의 전단 사이에 추가로 설치하는 것을 특징으로하는 폐기물의 열분해장치.
    
12. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    버블링조 내에는 물에 소석회 용액, 가성소다(수산화나트륨), 약알칼리합성세제, 소포제, 등의 화학물질을 첨가하여, 가스가 폭기되면 다이옥신류, 타르분, 염소나 불소를 함유하는 할로겐 성분, 목초액등의 유해물질이 중화되도록 하는 것이 특징인 폐기물의 열분해장치.
    

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