KR20130138055A - 음식물쓰레기를 이용한 고형연료의 제조시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기를 이용한 고형연료의 제조시스템에 관한 것이다.
상기의 본 발명은,
분쇄한 폐플라스틱, 폐피닐, 폐타이어의 원료를 간접 가열방식으로 분해하고 촉매에 의해 원료에서 생성되는 기름의 색상을 일정하게 유지하면서 냄새를 없애도록 하고,
상기의 가열분리된 생성물을 냉각시킨 후 기름과 액체로 분리하고,
상기의 유수분리기에서 분리된 기름에 대해 불순물을 제거하고 정제한 후 여과한 후 기름탱크에 저장하도록 하고,
상기의 반응가마솥에서 가열분리하는 중에 발생하는 기체를 정화한 후 깨끗한 공기만 외부로 배출하고,
상기의 분리한 액체와 상기의 반응가마솥에서 미처 가열분리되지 않는 불순물을 전달받아 처리하면서 혼합가연성 가스를 분리하여 이를 상기의 반응가마솥과 건조기에서 연료로 사용할 수 있도록 하고,
상기의 여과한 기름과 가스를 연료로 사용하는 보일러에서 발열하는 열로 열매체관을 순환하는 열매체를 300∼380℃로 가열하여 그 열로 건조장치의 내부로 공급되는 음식물쓰레기를 함수율 30% 이내로 건조하도록 하여 고온에 의한 실시간 건조가 가능하도록 하고,
상기의 건조장치를 경유한 건조한 음식물쓰레기의 이물을 분리하고 파쇄하여 상기의 반응가마솥 및 폐기처리기에서 추출되는 카본 폐기물을 10∼30중량% 혼합한 원료를 펠릿성형기에서 펠릿 형태의 고형연료로 제조하도록 구성한 것이다.

Description

음식물쓰레기를 이용한 고형연료의 제조시스템{manufacturing system of solid fuel using food waste}

본 발명은 음식물쓰레기를 이용한 고형연료의 제조시스템에 관한 것으로, 상세하게는 분쇄한 폐플라스틱, 폐피닐, 폐타이어의 원료를 간접 가열방식으로 분해하도록 하고, 상기의 가열분리된 생성물에서 분리한 기름의 불순물을 제거하고 정제한 후 여과한 후 기름탱크에 저장하도록 하고, 상기의 분리한 액체와 미처 가열분리되지 않는 불순물에서 혼합가연성 가스를 분리하도록 하고, 상기의 분리한 기름과 혼합가스성 가스를 연료로 사용하여 열매체를 가열시킨 후 가열한 열매체의 열로 음식물쓰레기를 건조시켜 고형연료로 제조할 수 있도록 한 음식물쓰레기를 이용한 고형연료의 제조시스템에 관한 것이다.

일반적으로 고무와 폐합성수지의 활용이 광범위하게 이루어지므로 대량의 폐타이어와 폐합성수지가 배출되는데, 이러한 폐합성수지는 통상적으로 소각장으로 이송하여 소각처리하고 있으나 이는 자원의 낭비를 가져오고, 이를 처리하기 위한 소각시 2차 오염 즉, 분진이나 HCI, SOX, NOX, 다이옥신 등의 오염물질이 다량으로 배출되므로 환경오염을 초래하게 되고 이로 인한 악취와 함께 인근 주민들의 민원이 빈번한 문제점이 있는 것이다.

따라서, 소각 이외의 방법으로 매립을 통한 폐기방법을 택하고 있으나, 이 또한 자원의 낭비와 토양오염의 문제점을 안고 있는 것이다.

이에 따라 근자에 들어서는 환경오염을 방지하고 에너지를 취득하여 활용하도록 소정의 분해공정을 거쳐 오일을 추출하는 여러 기술이 제안되었는 바, 그 기본원리를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

폐비닐이나 폐플라스틱 등의 폐합성수지의 원료는 석유이고 휘발유, 디젤유, 액화가스 역시 석유로부터 추출되는 것으로서, 폐합성수지의 원료는 분자량이 큰 고분자로 되어 있고 그 조성은 탄소와 수소로 되어 있다.

또한, 정유업체에서 생산되는 휘발유, 디젤유 등은 분자량이 비교적 작은 것이며, 그 조성 역시 탄소와 수소로 이루어져 있는 것이다.

이에 따라 분자량의 조성 전환에 의해 폐합성수지로부터 휘발유, 디젤유, 가스 등으로 전환할 수 있는바, 그 이론적 근거로서 폐합성수지를 분자량이 매우 큰 고체석유로 볼 수 있으므로 이를 액체화하여 크래킹하면 액체와 기체로 조성된 석유로 전환할 수 있다는 것이다.

이러한 크레킹 방법으로는 통상적으로 열분해를 이용하고 있으며, 최근에는 열과 촉매를 동시에 사용하는 방법이 대두되고 있는 실정이다.

또한, 상기한 열분해에 의한 폐합성수지의 유화장치를 개략적으로 설명하면,

잘게 부수어진 폐합성수지를 호퍼로부터 고온의 용융로로 공급하여 겔 상태로 용융되게 한 후, 겔 상태의 용융액을 고온의 열분해 반응로에서 기체와 액체로 분리시킨 후, 유류성분을 갖는 기체 상태의 가스로부터 왁스성분의 중유를 분리하고 중유가 분리된 가스를 다시 콘덴서에 의해 응축시켜 액상의 연료를 얻게 되는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같은 통상의 유화공정 및 그 장치는 열분해에 의한 유류성분을 갖는 기체를 발생시켜 이로부터 연료를 추출하는 것으로서, 열분해에 의한 분리시간이 상대적으로 길어 많은 량의 폐합성수지를 처리하지 못하게 되므로 열손실에 따른 과도한 부가에너지의 소비가 발생하는 것이며, 이를 통한 연료의 회수율 또한 극히 낮은 수준이어서 설비 및 사용되는 에너지의 규모나 사용량에 비해 생산되는 연료의 량이 적어 매우 비경제적일 뿐만 아니라 열분해 과정에서 생성되는 탄화물로 인하여 열전달 효율이 감소하여 장기간의 연속운전이 불가능한 문제점이 있었던 것이다.

그리하여 2004년 06월 03일자 특허출원 제10-2004-0040198호(가속분해공정에 의해 회수율이 향상되는 폐합성수지의 유화방법 및 그 장치)가 제안되었으며,

이는, 용융상태의 폐합성수지액이 열분해반응로에서 기액분리되는 과정에서 그 반응로의 하부로부터 용융상태의 폐합성수지를 인출하여 별도의 가속분해로로 공급하여, 그 가속분해로에서 고온의 열분해를 통해 기액팽창상태로 상기 열분해반응로도 재공급되게 하여, 기액팽창상태의 폐합성수지가 열분해반응로 내에서 토출과 동시에 기체 및 액체로 분해되면서 다량의 유류가스가 생산되게 함으로,

보다 빠른 열분해를 통한 대량의 폐합성수지를 유화시킬 수 있음은 물론 그 처리시간이 현저히 단축되어 부가에너지의 사용량이 감소하므로 재처리 비용이 절감되는 것이며, 용융 반응상태의 폐합성수지를 재차 열분해하므로 그 분해효율이 크게 증대되어 폐합성수지로부터 얻어지는 연료의 회수율이 크게 증대되므로 매우 경제적인 효과가 있는 가속분해공정에 의해 회수율이 향상되도록 하였다.

또한 2008년 11월 06일자 특허출원 제10-2008-7027247호(고무 또는 플라스틱 폐기물 연속 분해 기술 및 장치)가 제안되었으며,

이는, 공기를 분리하거나 산화를 방지하기 위하여 수송하는 동안, 촉매와 고무 또는 플라스틱을 압출하고,

원재료를 분해 챔버 안으로 수송하며,

분해가 완료되는 동안 유입 오리피스로부터 배출 구멍으로 상기 원재료를 이동시키고,

마지막에 배출 구멍을 통하여 자동으로 산출물들을 빠져나오게 하는 분해 공정을 포함하되,

상기 공기-분리 또는 산화-방지 이송은,

다양한 피치를 가져서 추진할 때 고무 상에서 압출을 행할 수 있는 나사 컨베이어 유니트에 의해 이루어지도록 하고,

상기 고무 또는 플라스틱은,

재료 이송의 공기 분리 또는 산화 방지 후에 또는 그와 동시에 가열되도록 하고,

상기 고무 또는 플라스틱에 대한 가열은,

고무가 분해 챔버 안으로 추진될 때 분해 챔버 내 온도로부터의 열 복사 및/또는 열 전도에 의해 이루어도록 구성하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 고무 또는 플라스틱 폐기물 연속 분해 기술 및 장치에 의하여서는 조성비율이 다른 폐비닐, 폐플라스틱, 폐타이어 등의 폐유조성물들을 한번에 순차적으로 처리할 수 없는 단점이 있었다.

더구나 음식물쓰레기의 함수율이 높아 이를 함수율 20%대로 건조한 후 연료로 제조하여야 하지만, 일반적인 자연건조방식에 의하여서는 건조에 따른 시간이 많이 소요되면서 건조를 위한 장소가 많이 필요하게 되는 단점이 있고, 열풍이나 직화에 의한 건조방식에 의하여서는 열풍이나 직화열과 직접 접하면서 가연성 물질이 일부 연소하거나 증발하게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 분쇄한 폐플라스틱, 폐피닐, 폐타이어의 원료를 간접 가열방식으로 분해하도록 하고, 상기의 가열분리된 생성물에서 분리한 기름의 불순물을 제거하고 정제한 후 여과한 후 기름탱크에 저장하도록 하고, 상기의 분리한 액체와 미처 가열분리되지 않는 불순물에서 혼합가연성 가스를 분리하도록 하고, 상기의 분리한 기름과 혼합가스성 가스를 연료로 사용하여 열매체를 가열시킨 후 가열한 열매체의 열로 음식물쓰레기를 건조시켜 고형연료로 제조할 수 있도록 한 음식물쓰레기를 이용한 고형연료의 제조시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음식물쓰레기를 이용한 고형연료의 제조시스템은,

분쇄한 폐플라스틱, 폐피닐, 폐타이어의 원료를 저장하였다가 제1 공급펌프에 의해 제1 공급관을 통해 공급하는 원료탱크와,

상기의 원료에 포함된 불순불을 분리 제거하여 제2 공급펌프에 의해 제2 공급관을 통해 전달하는 여과조와,

상기의 분쇄한 폐플라스틱, 폐피닐, 폐타이어의 원료를 공급받으면서 간접 가열방식의 가열로로부터의 열에 의해 원료를 가열분해하는 반응가마솥과,

상기의 반응가마솥에 촉매를 공급하여 원료에서 생성되는 기름의 색상을 일정하게 유지하면서 냄새를 없애도록 하는 촉매공급부와,

상기의 반응가마솥에서 가열분리된 생성물을 냉각시키는 냉각기와,

상기의 냉각기에서 냉각된 생성물을 제3 공급관을 통해 전달받으면서 기름과 물을 분리하는 유수분리기와,

상기의 유수분리기에서 분리된 액체와 상기의 반응가마솥에서 미처 가열분리되지 않는 불순물을 제4 공급관을 통해 전달받는 폐기처리기와,

상기의 유수분리기에서 분리된 기름을 제3 공급펌프에 의해 제5 공급관을 통해 전달받으면서 불순물을 제거하는 잡질제거탱크와,

상기의 잡질제거탱크에서 불순물이 제거된 기름을 제4 공급펌프에 의해 제6 공급관을 통해 전달받으면서 정제하는 정제탱크와,

상기의 정제탱크에서 정제된 기름을 제5 공급펌프에 의해 제7 공급관을 통해 전달받으면서 여과한 후 제6 공급펌프에 의하여 일반적인 기름탱크로 공급하는 여과탱크와,

상기의 냉각기에 필요한 냉각수를 제6 공급펌프에 의해 제8 공급관을 통해 전달하였다가 제9 공급관을 통해 회수하는 냉각수조와,

상기의 반응가마솥에서 가열분리하는 중에 발생하는 기체를 제10 공급관을 통해 전달받아 정화한 후 깨끗한 공기만 외부로 배출하는 연기정화기와,

상기의 여과한 기름과 가스를 연료로 발열하는 보일러와,

상기 보일러를 순환하는 중에 300∼380℃로 열매체를 가열하여 순환하는 열매체관과,

외부로부터 공급되는 음식물쓰레기를 일시 저장하였다가 건조를 위해 이송하는 호퍼와,

상기 열매체관을 통한 열매체가 반원통형 열전달관을 경유하도록 하여 외벽을 통해 전달되는 열에 의해 내부로 공급되는 음식물쓰레기를 함수율 30% 이내로 건조하는 건조장치와,

상기의 건조장치를 경유한 음식물쓰레기에 혼합된 금속과 같은 이물질을 분리하는 이물제거기와,

상기의 이물이 제거된 음식물쓰레기를 작은 크기로 파쇄하는 파쇄기와,

상기의 파쇄기에서 파쇄한 음식물쓰레기 70∼90중량%와 상기의 반응가마솥 및 폐기처리기에서 추출되는 카본 폐기물을 10∼30중량% 혼합하는 혼합기와,

상기의 혼합기에서 혼합된 원료를 펠릿 형태의 고형연료로 제조하는 펠릿성형기로 구성함을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 음식물쓰레기를 이용한 고형연료의 제조시스템에 의하여서는 분쇄한 폐플라스틱, 폐피닐, 폐타이어의 원료를 간접 가열방식으로 분해하고 촉매에 의해 원료에서 생성되는 기름의 색상을 일정하게 유지하면서 냄새를 없애도록 하고,

상기의 가열분리된 생성물을 냉각시킨 후 기름과 액체로 분리하고,

상기의 유수분리기에서 분리된 기름에 대해 불순물을 제거하고 정제한 후 여과한 후 기름탱크에 저장하도록 하고,

상기의 반응가마솥에서 가열분리하는 중에 발생하는 기체를 정화한 후 깨끗한 공기만 외부로 배출하고,

상기의 분리한 액체와 상기의 반응가마솥에서 미처 가열분리되지 않는 불순물을 전달받아 처리하면서 혼합가연성 가스를 분리하여 이를 상기의 반응가마솥과 건조기에서 연료로 사용할 수 있도록 하고,

상기의 여과한 기름과 가스를 연료로 사용하는 보일러에서 발열하는 열로 열매체관을 순환하는 열매체를 300∼380℃로 가열하여 그 열로 건조장치의 내부로 공급되는 음식물쓰레기를 함수율 30% 이내로 건조하도록 하여 고온에 의한 실시간 건조가 가능하도록 하고,

상기의 건조장치를 경유한 건조한 음식물쓰레기의 이물을 분리하고 파쇄하여 상기의 반응가마솥 및 폐기처리기에서 추출되는 카본 폐기물을 10∼30중량% 혼합한 원료를 펠릿성형기에서 펠릿 형태의 고형연료로 제조하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 전체 구성을 도시한 개략도.
도 2는 본 발명의 반응가마솥의 주변 구성을 도시한 개략도.
도 3은 본 발명의 분리된 기름을 처리하는 구성을 도시한 개략도.
도 4는 본 발명 건조장치의 외관을 도시한 개략도.

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

본 발명에 따른 음식물쓰레기를 이용한 고형연료의 제조시스템은,

분쇄한 폐플라스틱, 폐피닐, 폐타이어의 원료를 저장하였다가 제1 공급펌프(2)에 의해 제1 공급관(3)을 통해 공급하는 원료탱크와(1),

상기의 원료에 포함된 불순불을 분리 제거하여 제2 공급펌프(5)에 의해 제2 공급관(6)을 통해 전달하는 여과조(4)와,

상기의 분쇄한 폐플라스틱, 폐피닐, 폐타이어의 원료를 공급받으면서 간접 가열방식의 가열조(8)로부터의 열에 의해 원료를 가열분해하는 반응가마솥(7)과,

상기의 반응가마솥(7)에 촉매를 공급하여 원료에서 생성되는 기름의 색상을 일정하게 유지하면서 냄새를 없애도록 하는 촉매공급부(9)와,

상기의 반응가마솥(7)에서 가열분리된 생성물을 냉각시키는 냉각기(10)와,

상기의 냉각기(10)에서 냉각된 생성물을 제3 공급관(11)을 통해 전달받으면서 기름과 액체로 분리하는 유수분리기(12)와,

상기의 유수분리기(12)에서 분리된 액체 및 상기의 반응가마솥(7)에서 미처 가열분리되지 않는 불순물을 제4 공급관(13)을 통해 전달받아 처리하는 폐기처리기(14)와,

상기의 유수분리기(12)에서 분리된 기름을 제3 공급펌프(15)에 의해 제5 공급관(16)을 통해 전달받으면서 불순물을 제거하는 제1 잡질제거탱크(17)와,

상기의 제1 잡질제거탱크(17)에서 불순물이 제거된 기름을 제4 공급펌프(18)에 의해 제6 공급관(19)을 통해 전달받으면서 정제하는 제1 정제탱크(20)와,

상기의 제1 정제탱크(20)에서 정제된 기름을 제5 공급펌프(21)에 의해 제7 공급관(22)을 통해 전달받으면서 여과한 후 제6 공급펌프(24)에 의하여 일반적인 기름탱크(25)로 공급하는 제1 여과탱크(23)와,

상기의 냉각기(10)에 필요한 냉각수를 제6 공급펌프(26)에 의해 제8 공급관(27)을 통해 전달하였다가 제9 공급관(29)을 통해 회수하는 냉각수조(28)와,

상기의 반응가마솥(7)에서 가열분리하는 중에 발생하는 기체를 제10 공급관(30)을 통해 전달받아 정화한 후 깨끗한 공기만 외부로 배출하는 연기정화기(31)와,

상기의 반응가마솥(7)에는 원료가 반응하는 과정 중에 상기의 폐기처리기(14)로부터 제11 공급관(33)을 통해 전달받은 액체와 불순물에서 분리한 혼합가연성 가스를 제12 공급관(35)을 통해 전달하여 버너의 연료 중 일부로 사용되도록 하는 가스분리기(34)와,

상기의 가스분리기(34)에서 분리한 혼합가연성 가스의 양이 많을 경우에는 이를 제13 공급관(36)을 통해 버너(37)의 연료로 공급받으면서 발생하는 열로 열매를 가열하여 다음의 건조기(40)로 열매 공급관(39)을 통하여 순환 공급하는 가열로(38)와,

상기의 열매 공급관(39)을 통하여 순환 공급받는 열매의 열에 의해 함수율 40∼70%인 슬러지, 음식물쓰레기와 같은 물질을 분쇄한 내용물을 건조하는 건조기(40)와,

상기의 건조기(40)에서 슬러지, 음식물쓰레기와 같은 물질의 내용물을 건조하는 중에 발생하는 부상물질을 제14 공급관(41)을 통하여 공급받아 불순물을 제거하는 제2 잡질제거탱크(42)와,

상기의 제2 잡질제거탱크(42)에서 불순물이 제거된 부상물질을 제15 공급관(43)을 통해 전달받으면서 정제하는 제2 정제탱크(44)와,

상기의 제2 정제탱크(44)에서 정제된 부상물질을 제16 공급관(45)을 통해 전달받으면서 여과한 후 제16 공급관(24)을 통해 상기의 연기정화기(31)로 공급하는 제2 여과탱크(46)와,

상기의 제1 여과탱크(23)에 저장하는 여과한 기름과 가스분리기(34)에서 분리한 혼합가연성 가스를 연료로 발열하는 보일러(50)와,

상기 보일러(50)를 순환하는 중에 300∼380℃로 열매체를 가열하여 순환하는 열매체관(52)과,

외부로부터 공급되는 음식물쓰레기를 일시 저장하였다가 건조를 위해 이송하는 호퍼(53)와,

상기 열매체관(52)을 통한 열매체가 반원통형 열전달관(55)을 경유하도록 하여 외벽을 통해 전달되는 열에 의해 내부로 공급되는 음식물쓰레기를 함수율 30% 이내로 건조하는 건조장치(54)와,

상기의 건조장치(54)를 경유한 음식물쓰레기에 혼합된 금속과 같은 이물질을 분리하는 이물제거기(56)와,

상기의 이물이 제거된 음식물쓰레기를 작은 크기로 파쇄하는 파쇄기(57)와,

상기의 파쇄기(57)에서 파쇄한 음식물쓰레기 70∼90중량%에 상기의 반응가마솥(7) 및 폐기처리기(14)에서 추출되는 카본 폐기물을 10∼30중량%를 도면에 도시하지 않은 혼합기에서 혼합한 원료를 펠릿 형태의 고형연료로 제조하는 펠릿성형기(58)로 구성한 것이다.

여기서 콤퓨레서(47)는 내부의 작동에 필요한 압축공기를 공급하도록 한다.

상기와 같이 구성한 본 발명의 음식물쓰레기를 이용한 고형연료의 제조시스템은 폐플라스틱, 폐피닐, 폐타이어들을 가열분해하면서 오일화하는 것으로, 반응 가마솥에 폐플라스틱, 폐피닐, 폐타이어의 원료를 공급한 후 촉매제를 넣어 가열하는 중에 가열분해시켜 중합체의 오일을 얻도록 한 것이다.

즉, 분쇄한 폐플라스틱, 폐피닐, 폐타이어의 원료를 원료탱크와(1)에 저장하였다가 제1 공급펌프(2)에 의해 제1 공급관(3)을 통해 공급하도록 한다.

상기의 원료에 포함된 불순불을 여과조(4)에서 분리 제거하여 제2 공급펌프(5)에 의해 제2 공급관(6)을 통해 전달한다.

상기의 분쇄한 폐플라스틱, 폐피닐, 폐타이어의 원료를 공급받는 반응가마솥(7)에서 간접 가열방식의 가열조(8)에서 공급되는 열에 의해 원료를 가열분해한다.

상기의 반응가마솥(7)은 일반적으로 특종의 내부식성이 강하고 내열성인 특수강 자재를 사용하며 긴 원통이어서 원료의 최고 반응 온도 요구를 만족할 수 있다.

그리고 내벽에는 스크루 핀과 같은 원료 강제 유도장치 및 교반 날개와 같은 원료 회전 장치가 설치되어있다.

원료는 반응가마솥(7)이 회전함에 따라 교반되어 전체가 균일하게 열을 받을 수 있으며 수평 반응가마솥(7) 양단에는 점검장치와 관측장치가 설치되어 있다.

수평 반응가마솥(7) 외부에 설치한 가열로(8)는 외벽을 가열하게 된다. 가열로(8)는 일반적으로 가열로 본체, GAS버너, 열연기기, 배기장치로 구성된다.

촉매공급부(9)에서 상기의 반응가마솥(7)에 촉매를 공급하여 원료에서 생성되는 기름의 색상을 일정하게 유지하면서 냄새를 없애도록 한다.

상기의 반응가마솥(7)에서 가열분리된 생성물을 냉각기(10)에서 냉각시킨다.

상기의 냉각기(10)에서 냉각된 생성물을 제3 공급관(11)을 통해 전달받는 유수분리기(12)에서 생성물에서 기름과 액체로 분리한다.

상기의 유수분리기(12)에서 분리된 액체 및 상기의 반응가마솥(7)에서 미처 가열분리되지 않는 불순물을 제4 공급관(13)을 통해 전달받는 폐기처리기(14)에서 분리 처리하면서 혼합가연성 가스를 회수한다.

상기의 유수분리기(12)에서 분리된 기름을 제3 공급펌프(15)에 의해 제5 공급관(16)을 통해 전달받는 제1 잡질제거탱크(17)에서 포함된 불순물을 제거한다.

상기의 제1 잡질제거탱크(17)에서 불순물이 제거된 기름을 제4 공급펌프(18)에 의해 제6 공급관(19)을 통해 전달받는 제1 정제탱크(20)에서 정제한다.

상기의 제1 정제탱크(20)에서 정제된 기름을 제5 공급펌프(21)에 의해 제7 공급관(22)을 통해 전달받는 제1 여과탱크(23)에서 여과한 후 제6 공급펌프(24)에 의하여 일반적인 기름탱크(25)로 공급하여 저장하도록 한다.

상기의 냉각기(10)에 필요한 냉각수는 냉각수조(28)에서 제6 공급펌프(26)에 의해 제8 공급관(27)을 통해 전달하였다가 제9 공급관(29)을 통해 회수한다.

상기의 반응가마솥(7)에서 가열분리하는 중에 발생하는 기체를 제10 공급관(30)을 통해 전달받는 연기정화기(31)에서 정화한 후 깨끗한 공기만 외부로 배출한다,

상기의 연기정화기(31)에는 다수의 스마트 계량기(32)를 설치하여 온도를 측정하며 자동으로 설정치와 비교하게 된다. 그리고 비교 결과에 따른 신호는 도면에 도시하지 않은 현장 제어기에 전달하여 자동으로 온도를 조절하게 되므로 원료반응요구를 만족하도록 한다.

상기의 가열로(8)에는 다수의 열량 입구에 도면에 도시하지 않은 온도 측정기를 설치하여 온도에 따라 배열 밸브를 개폐함으로써 수평 반응가마솥(7)의 온도요구를 충족하도록 한다.

상기의 반응가마솥(7)에는 원료가 반응하는 과정 중에 상기의 폐기처리기(14)로부터 제11 공급관(33)을 통해 전달받는 가스분리기(34)에서 액체와 불순물에서 분리하면서 처리한 혼합가연성 가스를 제12 공급관(35)을 통해 전달하여 버너의 연료 중 일부로 사용되도록 한다.

상기의 가스분리기(34)에서 분리한 혼합가연성 가스의 양이 많을 경우에는 이를 제13 공급관(36)을 통해 버너(37)의 연료로 공급받는 가열로(38)에서 버너(37)에서 발생하는 열로 열매를 가열하여 다음의 건조기(40)로 열매 공급관(39)을 통하여 순환 공급한다.

상기의 열매 공급관(39)을 통하여 가열한 열매를 순환 공급받는 건조기(40)에서 열매의 열에 의해 함수율 40∼70%인 슬러지, 음식물쓰레기와 같은 물질을 분쇄한 내용물을 건조한다.

상기의 건조기(40)에서 슬러지, 음식물쓰레기와 같은 물질의 내용물을 건조하는 중에 발생하는 부상물질을 제14 공급관(41)을 통하여 공급받는 제2 잡질제거탱크(42)에서 불순물을 제거한다.

상기의 제2 잡질제거탱크(42)에서 불순물이 제거된 부상물질을 제15 공급관(43)을 통해 전달받는 제2 정제탱크(44)에서 부상물질을 정제한다.

상기의 제2 정제탱크(44)에서 정제된 부상물질을 제16 공급관(45)을 통해 전달받는 제2 여과탱크(46)에서 부상물질을 여과한 후 제16 공급관(24)을 통해 상기의 연기정화기(31)로 공급하여 깨끗한 부상물질만 대기로 배출되도록 한다.

그러므로 폐플라스틱, 폐피닐, 폐타이어들이 가열분해되어 환경오염이 없을 뿐 아니라 에너지원도 효율적으로 회수할 수 있게 된다.

폐플라스틱, 폐비닐, 폐타이어는 조성이 서로 다르기 때문에 가열분해도 각각 다르다.

예컨대 폴리에칠렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 포티스틸렌(PS) 등은 300℃∼400℃에서 전부 분해된다.

폴리염화비닐은 200℃∼300℃와 300∼400℃에서 두 차례에 걸쳐 분해된다. 그리고 비교적 낮은 온도에서 HCl을 방출하면 알킬이 생성되고 더 높은 온도에서 진일보 분해한다.

그리고 폐플라스틱, 폐비닐 등은 분자구조 차이가 크기 때문에 열분해 산물도 다르며 따라서 열분해 산물의 조성과 회수율도 다르다. 보통 열분해생성 산물은 알킬류 기체(C1∼C5), 디젤류(탄소분자 C12∼C20), 나프타(탄소분자C20), 페라핀 코크스의 4가지가 있으며, 생성 산물의 비교는 다음의 표 1과 같다.

원료	PE(%)		PP(%)		PS(%)		혼합(%)
종류	기름	기체	기름	기체	기름	기체	기름	기체
회수율	90.1	9.0	83.4	14.6	91.0	6.1	90	6.3

그리고 상기의 여과한 기름과 가스를 연료로 사용하는 보일러(50)에서 발열하도록 한다.

상기 보일러(50)의 발열에 의해 열매체관(52)을 순환하는 중에 보일러(50)를 경유하는 열매체를 300∼380℃로 가열하도록 한다.

한편, 외부로부터 공급되는 음식물쓰레기를 호퍼(53)에 일시 저장하였다가 건조를 위해 이송하도록 한다.

상기 열매체관(52)을 통한 열매체가 반원통형 열전달관(55)을 경유하도록 구성한 건조장치(54)의 외벽을 통해 전달되는 열에 의해 내부로 공급되는 음식물쓰레기를 함수율 30% 이내로 건조하도록 하여 고온에 의한 실시간 건조가 가능하도록 한다.

상기의 건조장치(54)를 경유한 건조한 음식물쓰레기가 이물제거기(56)를 경유하도록 하면서 이에 혼합된 금속과 같은 이물질을 분리하도록 한다.

상기의 이물이 제거된 건조한 음식물쓰레기를 파쇄기(57)에서 작은 크기로 파쇄도록 한다.

상기의 파쇄기(57)에서 파쇄한 음식물쓰레기 70∼90중량%에 상기의 반응가마솥(7) 및 폐기처리기(14)에서 추출되는 카본 폐기물을 10∼30중량%를 일반적인 혼합기에서 혼합되도록 한 원료를 펠릿성형기(58)에서 펠릿 형태의 고형연료로 제조하도록 한다.

1 : 원료탱크 7 : 반응가마솥
9 : 촉매공급부 12 : 유수분리기
14 : 폐기처리기 17, 42 : 잡질제거탱크
20, 44 : 정제탱크 23, 46 : 여과탱크
31 : 연기정화기 34 : 가스분리기
38 : 가열로 40 : 건조기
50 : 보일러 52 : 열매체관
54 : 건조장치 58 : 펠릿성형기

Claims (2)

1. 분쇄한 폐플라스틱, 폐피닐, 폐타이어의 원료를 저장하였다가 제1 공급펌프(2)에 의해 제1 공급관(3)을 통해 공급하는 원료탱크와(1),
   상기의 원료에 포함된 불순불을 분리 제거하여 제2 공급펌프(5)에 의해 제2 공급관(6)을 통해 전달하는 여과조(4)와,
   상기의 분쇄한 폐플라스틱, 폐피닐, 폐타이어의 원료를 공급받으면서 간접 가열방식의 가열조(8)로부터의 열에 의해 원료를 가열분해하는 반응가마솥(7)과,
   상기의 반응가마솥(7)에 촉매를 공급하여 원료에서 생성되는 기름의 색상을 일정하게 유지하면서 냄새를 없애도록 하는 촉매공급부(9)와,
   상기의 반응가마솥(7)에서 가열분리된 생성물을 냉각시키는 냉각기(10)와,
   상기의 냉각기(10)에서 냉각된 생성물을 제3 공급관(11)을 통해 전달받으면서 기름과 액체로 분리하는 유수분리기(12)와,
   상기의 유수분리기(12)에서 분리된 액체 및 상기의 반응가마솥(7)에서 미처 가열분리되지 않는 불순물을 전달받아 처리하는 폐기처리기(14)와,
   상기의 유수분리기(12)에서 분리된 기름을 제3 공급펌프(15)에 의해 제5 공급관(16)을 통해 전달받으면서 불순물을 제거하는 제1 잡질제거탱크(17)와,
   상기의 제1 잡질제거탱크(17)에서 불순물이 제거된 기름을 제4 공급펌프(18)에 의해 제6 공급관(19)을 통해 전달받으면서 정제하는 제1 정제탱크(20)와,
   상기의 제1 정제탱크(20)에서 정제된 기름을 제5 공급펌프(21)에 의해 제7 공급관(22)을 통해 전달받으면서 여과한 후 제6 공급펌프(24)에 의하여 일반적인 기름탱크(25)로 공급하는 제1 여과탱크(23)와,
   상기의 냉각기(10)에 필요한 냉각수를 제6 공급펌프(26)에 의해 제8 공급관(27)을 통해 전달하였다가 제9 공급관(29)을 통해 회수하는 냉각수조(28)와,
   상기의 반응가마솥(7)에서 가열분리하는 중에 발생하는 기체를 제10 공급관(30)을 통해 전달받아 정화하여 외부로 배출하는 연기정화기(31)와,
   상기의 반응가마솥(7)에는 원료가 반응하는 과정 중에 상기의 폐기처리기(14)로부터 제11 공급관(33)을 통해 전달받은 액체와 불순물에서 분리한 혼합가연성 가스를 제12 공급관(35)을 통해 전달하여 버너의 연료 중 일부로 사용되도록 하는 가스분리기(34)와,
   상기의 제1 여과탱크(23)에 저장하는 여과한 기름과 가스분리기(34)에서 분리한 혼합가연성 가스를 연료로 발열하는 보일러(50)와,
   상기의 보일러(50)를 통과하는 중에 내부를 순환하는 열매체를 300∼380℃로 가열하는 열매체관(52)과,
   외부로부터 공급되는 음식물쓰레기를 일시 저장하였다가 건조를 위해 이송하는 호퍼(53)와,
   상기 열매체관(52)을 통한 열매체가 반원통형 열전달관(55)을 경유하도록 하여 외벽을 통해 전달되는 열에 의해 내부로 공급되는 음식물쓰레기를 함수율 30% 이내로 건조하는 건조장치(54)와,
   상기의 건조장치(54)를 경유한 음식물쓰레기에 혼합된 금속과 같은 이물질을 분리하는 이물제거기(56)와,
   상기의 이물이 제거된 음식물쓰레기를 작은 크기로 파쇄하는 파쇄기(57)와,
   상기의 파쇄기(57)에서 파쇄한 음식물쓰레기 70∼90중량%에 상기의 반응가마솥(7) 및 폐기처리기(14)에서 추출되는 카본 폐기물을 10∼30중량%를 혼합기에서 혼합한 원료를 펠릿 형태의 고형연료로 제조하는 펠릿성형기(58)로 구성한 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 고형연료의 제조시스템.
2. 분쇄한 폐플라스틱, 폐피닐, 폐타이어의 원료를 저장하였다가 제1 공급펌프(2)에 의해 제1 공급관(3)을 통해 공급하는 원료탱크와(1),
   상기의 원료에 포함된 불순불을 분리 제거하여 제2 공급펌프(5)에 의해 제2 공급관(6)을 통해 전달하는 여과조(4)와,
   상기의 분쇄한 폐플라스틱, 폐피닐, 폐타이어의 원료를 공급받으면서 간접 가열방식의 가열조(8)로부터의 열에 의해 원료를 가열분해하는 반응가마솥(7)과,
   상기의 반응가마솥(7)에 촉매를 공급하여 원료에서 생성되는 기름의 색상을 일정하게 유지하면서 냄새를 없애도록 하는 촉매공급부(9)와,
   상기의 반응가마솥(7)에서 가열분리된 생성물을 냉각시키는 냉각기(10)와,
   상기의 냉각기(10)에서 냉각된 생성물을 제3 공급관(11)을 통해 전달받으면서 기름과 액체로 분리하는 유수분리기(12)와,
   상기의 유수분리기(12)에서 분리된 액체 및 상기의 반응가마솥(7)에서 미처 가열분리되지 않는 불순물을 전달받아 처리하는 폐기처리기(14)와,
   상기의 유수분리기(12)에서 분리된 기름을 제3 공급펌프(15)에 의해 제5 공급관(16)을 통해 전달받으면서 불순물을 제거하는 제1 잡질제거탱크(17)와,
   상기의 제1 잡질제거탱크(17)에서 불순물이 제거된 기름을 제4 공급펌프(18)에 의해 제6 공급관(19)을 통해 전달받으면서 정제하는 제1 정제탱크(20)와,
   상기의 제1 정제탱크(20)에서 정제된 기름을 제5 공급펌프(21)에 의해 제7 공급관(22)을 통해 전달받으면서 여과한 후 제6 공급펌프(24)에 의하여 일반적인 기름탱크(25)로 공급하는 제1 여과탱크(23)와,
   상기의 냉각기(10)에 필요한 냉각수를 제6 공급펌프(26)에 의해 제8 공급관(27)을 통해 전달하였다가 제9 공급관(29)을 통해 회수하는 냉각수조(28)와,
   상기의 반응가마솥(7)에서 가열분리하는 중에 발생하는 기체를 제10 공급관(30)을 통해 전달받아 정화하여 외부로 배출하는 연기정화기(31)와,
   상기의 반응가마솥(7)에는 원료가 반응하는 과정 중에 상기의 폐기처리기(14)로부터 제11 공급관(33)을 통해 전달받은 액체와 불순물에서 분리한 혼합가연성 가스를 제12 공급관(35)을 통해 전달하여 버너의 연료 중 일부로 사용되도록 하는 가스분리기(34)와,
   상기의 가스분리기(34)에서 분리한 혼합가연성 가스의 양이 많을 경우에는 이를 제13 공급관(36)을 통해 버너(37)의 연료로 공급받으면서 발생하는 열로 열매를 가열하여 다음의 건조기(40)로 열매 공급관(39)을 통하여 순환 공급하는 가열로(38)와,
   상기의 열매 공급관(39)을 통하여 순환 공급받는 열매의 열에 의해 함수율 40∼70%인 슬러지, 음식물쓰레기와 같은 물질을 분쇄한 내용물을 건조하는 건조기(40)와,
   상기의 건조기(40)에서 슬러지, 음식물쓰레기와 같은 물질의 내용물을 건조하는 중에 발생하는 부상물질을 제14 공급관(41)을 통하여 공급받아 불순물을 제거하는 제2 잡질제거탱크(42)와,
   상기의 제2 잡질제거탱크(42)에서 불순물이 제거된 부상물질을 제15 공급관(43)을 통해 전달받으면서 정제하는 제2 정제탱크(44)와,
   상기의 제2 정제탱크(44)에서 정제된 부상물질을 제16 공급관(45)을 통해 전달받으면서 여과한 후 제16 공급관(24)을 통해 상기의 연기정화기(31)로 공급하는 제2 여과탱크(46) 구성한 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 고형연료의 제조시스템.
   

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