KR20160017344A - 유·무기성 폐기물의 건조 및 연료 제조시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유·무기성 폐기물의 건조 및 연료 제조시스템에 관한 것으로서.
유기성 하수슬러지, 무기성 하수슬러지, 음식물쓰레기, 폐플라스틱, 폐목재, 폐지, 폐섬유의 SRF(Solid Refuse Fuel)를 연료로 사용하는 연소기에서 발생하는 600℃ 이상의 열풍을 킬른 건조기로 공급하여 외부로부터 투입되는 유기성 하수슬러지, 무기성 하수슬러지, 음식물쓰레기의 유·무기성 폐기물을 1차 건조시키도록 하고,
상기의 킬른 건조기에서 배출되는 배출공기를 집진정화기로 이송하는 중에 열교환기를 경유하도록 하여 외부로부터 유입되는 공기를 100℃ 이상의 온도로 데워주도록 하며,
상기의 데워진 공기를 교반기의 하단을 통하여 공급하도록 하여 1차 건조된 유·무기성 폐기물을 교반기에서 상기의 데워진 공기와 교반되도록 하는 중에 2차 건조시킨 후 성형기에서 첨가제와 혼합하여 펠릿이나 분진의 고형연료로 제조하도록 함으로써 유·무기성 폐기물을 효율적으로 건조시켜 고형연료로 제조할 수 있도록 구성됨을 특징으로 한다.

Description

유·무기성 폐기물의 건조 및 연료 제조시스템{drying system of waste}

본 발명은 유·무기성 폐기물의 건조 및 연료 제조시스템에 관한 것으로, 상세하게는 유기성 하수슬러지, 무기성 하수슬러지, 음식물쓰레기, 폐플라스틱, 폐목재, 폐지, 폐섬유의 SRF(Solid Refuse Fuel)를 연료로 사용하는 연소기에서 발생하는 600℃ 이상의 열풍을 킬른 건조기의 뒤쪽으로부터 공급하여 외부로부터 앞쪽으로 투입되는 유기성 하수슬러지, 무기성 하수슬러지, 음식물쓰레기의 유·무기성 폐기물을 1차 건조시키도록 하고, 상기의 킬른 건조기에서 배출되는 배출공기를 집진정화기로 이송하는 중에 열교환기를 경유하도록 하여 외부로부터 유입되는 공기를 100℃ 이상의 온도로 데워주도록 하며, 상기의 데워진 공기를 교반기의 하단을 통하여 공급하도록 하여 1차 건조된 유·무기성 폐기물을 교반기에서 상기의 데워진 공기와 교반되도록 하는 중에 2차 건조시킨 후 첨가재를 혼합하면서 고형연료로 제조하도록 함으로써 유·무기성 폐기물을 효율적으로 건조시켜 연료로 활용할 수 있도록 한 유·무기성 폐기물의 건조 및 연료 제조시스템에 관한 것이다.

일반적으로 각 가정이나 식당에서 폐기되는 음식물쓰레기는 전체 생활쓰레기 발생량의 40％ 이상을 점유하기에 이르렀고 음식물쓰레기는 쓰레기 매립장에 투입되면 부패에 의해 악취를 발생시킬 뿐만 아니라 내재수분(수분함량 85％ 정도)으로 인해 침출수를 발생시켜 주변을 오염시키고 있고 부패로 인해 각종 해충의 서식처를 제공하게 되어 각종 병원체의 온상이 되고 있으며 이로 인한 병 발생은 심각한 사회 문제가 되어가고 있다.

이와 같이 발생하고 있는 음식물쓰레기와 식품찌꺼기 및 식품 폐기물로 인해

1) 매립장 수명의 단축

2) 각종 악취발생 및 오염 침출수 발생

3) 곡물 수입의 증가 등

국가 및 국민경제에 악영향만을 제공하고 있는 것이 현실이다.

그리고 현재 국내의 하수종말처리장에서 발생하는 하수슬러지는 2002년도 말 기준으로 약 5,700톤/일 정도이며, 이처럼 발생한 하수슬러지는 마땅한 용도가 없어 하수슬러지를 석탄분말에 혼합하여 건조한 후 성형하여 연료를 제조하는 기술에 약간량 사용되기는 하나, 나머지는 전량 매립되거나 해양에 투기되고 있는 실정이다.

더구나 석탄분말에 혼합하여 연료로 사용하는 경우에는 분말상끼리의 결합된 것이어서 건조 및 운반, 연소시에 해리되어 공중으로 비산되는 문제점을 가지며, 연소후에는 잔재물이 많게 되고, 석탄구입 비용이 고가일 뿐만 아니라 열 공급을 위한 보일러와 같은 추가 시설을 필요로 하는 것이어서 처리원가가 상승되는 단점을 갖는 것이다.

또한 하수슬러지를 매립하므로써 생기는 매립지 확보문제와 하수슬러지가 현탁액을 이루는 미분의 집합체이므로 이를 해양에 투기함으로써 생기는 해수 및 해변의 오염과 같은 단점은 매우 심각한 일이 아닐 수 없고, 따라서 공해를 유발하지 않으면서도 고부가가치의 자원으로 하수슬러지를 재활용하기 위한 방법이 어느 때보다도 절실하게 요구되고 있다 할 것이다.

그리하여 한국특허공개번호 제10-2007-76557호 "하수슬러지와 음식물쓰레기 및 가연성 폐기물을 이용한 고체연료의 제조방법"에 의하여,

하수슬러지를 함수율 10∼20％ 이하로 건조하고 분쇄하는 과정과,

음식물쓰레기 70％(중량비)를 황토 10％, 갈탄 10％, 코크스 10％의 첨가제와 혼합하는 과정과,

가연성 폐기물을 입도 30∼50mm의 크기로 분쇄하는 과정과,

건조한 하수슬러지 30％(중량비)와 첨가제를 혼합한 음식물쓰레기 30％(중량비) 및 분쇄한 가연성 폐기물 40％(중량비)를 혼합하는 과정과,

혼합된 혼합물을 열풍 건조기에서 수분함유율이 10％ 이하가 되도록 건조하는 과정과,

혼합과 건조가 이루어진 혼합물에 조연재를 첨가하여 일정 크기로 압출, 성형하는 과정으로 구성하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 고형연료 제조방법에 의하면, 하수 슬러지를 고형연료로 제조하기 위해서 하수 슬러지나 음식물폐기물을 함수율 10％ 이내로 건조한 후 코크스, 무연탄, 목재, 기름 등의 열량보조제와 혼합한 다음 특정 형상으로 성형하여 고형연료가 만들어진다.

또한, 종래의 기술은 외부의 열원을 이용하여 슬러지를 건조한 후 열량보조제 또는 성형보조제를 혼합하여 고압으로 압축해서 성형하는 방식을 택하고 있으므로 하수 슬러지를 건조하는데 1차적으로 많은 에너지를 소비하여 고형연료를 제조하는 방식이므로 슬러지를 재생에너지로 재활용한다는 취지를 무색하게 하였다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 유기성 하수슬러지, 무기성 하수슬러지, 음식물쓰레기, 폐플라스틱, 폐목재, 폐지, 폐섬유의 SRF(Solid Refuse Fuel)를 연료로 사용하는 연소기에서 발생하는 600℃ 이상의 열풍을 킬른 건조기의 뒤쪽으로부터 공급하여 외부로부터 앞쪽으로 투입되는 유기성 하수슬러지, 무기성 하수슬러지, 음식물쓰레기의 유·무기성 폐기물을 1차 건조시키도록 하고, 상기의 킬른 건조기에서 배출되는 배출공기를 집진정화기로 이송하는 중에 열교환기를 경유하도록 하여 외부로부터 유입되는 공기를 100℃ 이상의 온도로 데워주도록 하며, 상기의 데워진 공기를 교반기의 하단을 통하여 공급하도록 하여 1차 건조된 유·무기성 폐기물을 교반기에서 상기의 데워진 공기와 교반되도록 하는 중에 2차 건조시킨 후 첨가재를 혼합하면서 고형연료로 제조하도록 함으로써 유·무기성 폐기물을 효율적으로 건조시켜 연료로 활용할 수 있도록 한 유·무기성 폐기물의 건조 및 연료 제조시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유·무기성 폐기물의 건조 및 연료 제조시스템은,

유기성 하수슬러지, 무기성 하수슬러지, 음식물쓰레기, 폐플라스틱, 폐목재, 폐지, 폐섬유의 SRF(Solid Refuse Fuel)를 연료로 사용하여 연소하는 중에 600℃ 이상의 열풍을 발생하는 연소기와,

상기의 연소기에서 발생하는 600℃ 이상의 열풍을 뒤쪽으로 공급받으면서 외부로부터 앞쪽으로 투입되는 유기성 하수슬러지, 무기성 하수슬러지, 음식물쓰레기의 유·무기성 폐기물을 내부에 다수 개씩 형성된 이송 날개, 절단 칼날, 파쇄판에 의해 파쇄시키면서 1차 건조시켜 교반기로 이송시키는 킬른 건조기와,

상기의 킬른 건조기에서 배출되는 배출공기의 폐열을 이용하여 외부로부터 유입되는 공기를 100℃ 이상의 온도로 데워주는 열교환기와,

상기의 열교환기에서 배출되는 배출공기의 폐열을 깨끗한 공기로 정화하여 외부로 배출하는 집진정화기와,

상기의 데워진 공기가 하단에 다수 형성한 공기공급공들을 통하여 공급되면 회전 날개를 작동하여 공급되는 1차 건조된 유·무기성 폐기물을 2차 건조시키는 교반기와,

상기의 2차 건조시킨 유·무기성 폐기물을 일시 저장하는 연료 호퍼와,

파라핀계 물질 100 중량％: 유기용제 50 내지 100 중량％: 수산화계 물질 및 탄산계 물질 5 내지 50중량％: 실리카계열 물질 20 내지 200 중량％; 초산 1 내지 10중량부; 제1 첨가물질 50 내지 200중량％ 및 제2 첨가물질 50 내지 300 중량％를 혼합한 첨가제를 일시 저장하는 첨가제 호퍼와,

상기의 2차 건조시킨 유·무기성 폐기물을 연료 호퍼(50)에 일시 저장하는 동시에, 를 혼합한 첨가제를 첨가제 호퍼(60)에 일시 저장한다.

상기의 연료 호퍼 및 첨가제 호퍼로부터 2차 건조시킨 유·무기성 폐기물 50 내지 95중량％ 그리고 첨가제 5 내지 50중량％를 공급받으면서 펠릿, 분진 등의 고형연료로 성형하는 성형기로 구성함으로써 유·무기성 폐기물을 효율적으로 건조시켜 고형연료로 제조할 수 있도록 구성됨을 특징으로 한다.

상기의 본 발명에 따른 유·무기성 폐기물의 건조 및 연료 제조시스템에 의하여서는 유기성 하수슬러지, 무기성 하수슬러지, 음식물쓰레기, 폐플라스틱, 폐목재, 폐지, 폐섬유의 SRF(Solid Refuse Fuel)를 연료로 사용하는 연소기에서 발생하는 600℃ 이상의 열풍을 킬른 건조기의 뒤쪽으로부터 공급하여 외부로부터 앞쪽으로 투입되는 유기성 하수슬러지, 무기성 하수슬러지, 음식물쓰레기의 유·무기성 폐기물을 1차 건조시키도록 하고,

상기의 킬른 건조기에서 배출되는 배출공기를 집진정화기로 이송하는 중에 열교환기를 경유하도록 하여 외부로부터 유입되는 공기를 100℃ 이상의 온도로 데워주도록 하며,

상기의 데워진 공기를 교반기의 하단을 통하여 공급하도록 하여 1차 건조된 유·무기성 폐기물을 교반기에서 상기의 데워진 공기와 교반되도록 하는 중에 2차 건조시킨 후 성형기에서 첨가제와 혼합하여 펠릿이나 분진의 고형연료로 제조하도록 함으로써 유·무기성 폐기물을 효율적으로 건조시켜 고형연료로 제조할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 제조 과정을 도시한 계통도.

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

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유·무기성 폐기물의 건조 및 연료 제조시스템을 도시한 것으로서,

유기성 하수슬러지, 무기성 하수슬러지, 음식물쓰레기, 폐플라스틱, 폐목재, 폐지, 폐섬유의 SRF(Solid Refuse Fuel)를 연료로 사용하여 연소하는 중에 600℃ 이상의 열풍을 발생하는 연소기(1)와,

상기의 연소기(1)에서 발생하는 600℃ 이상의 열풍을 뒤쪽으로 공급받으면서 외부로부터 호퍼(11)를 통하여 앞쪽으로 투입되는 유기성 하수슬러지, 무기성 하수슬러지, 음식물쓰레기의 유·무기성 폐기물을 내부에 다수 개씩 형성된 이송 날개(12), 절단 칼날(13), 파쇄판(14)에 의해 파쇄시키면서 1차 건조시켜 교반기(40)로 이송시키는 킬른 건조기(10)와,

상기의 킬른 건조기(10)에서 팬(15)에 의해 배출되는 배출공기가 내부의 열교환관(21)을 통과하도록 하여 외부로부터 유입되어 다수의 열교환 핀(22)이 구비된 열교환관(21)의 외부를 통과하는 공기를 100℃ 이상의 온도로 데워주는 열교환기(20)와,

상기의 열교환기(20)에서 배출되는 배출공기를 깨끗한 공기로 정화하여 외부로 배출하는 집진정화기(30)와,

상기의 열교환기(20)에서 데워진 공기가 하단에 다수 형성한 공기공급공(41)들을 통하여 공급되면 레일을 따라 전·후진 하는 이동체(42)의 전방에 다수 형성한 회전 날개(43)의 작동에 의하여 1차 건조된 유·무기성 폐기물이 뒤집히는 중에 100℃ 이상의 공기에 의해 2차 건조시키는 교반기(40)와,

상기의 2차 건조시킨 유·무기성 폐기물을 일시 저장하는 연료 호퍼(50)와,

파라핀계 물질 100 중량％: 유기용제 50 내지 100 중량％: 수산화계 물질 및 탄산계 물질 5 내지 50 중량％: 실리카계열 물질 20 내지 200 중량％; 초산 1 내지 10중량부; 제1 첨가물질 50 내지 200중량％ 및 제2 첨가물질 50 내지 300 중량％를 혼합한 첨가제를 일시 저장하는 첨가제 호퍼(60)와,

상기의 연료 호퍼(50) 및 첨가제 호퍼(60)로부터 2차 건조시킨 유·무기성 폐기물 50 내지 95중량％ 그리고 첨가제 5 내지 50중량％를 공급받으면서 펠릿, 분진 등의 고형연료로 성형하는 성형기(70)로 구성함으로써 유·무기성 폐기물을 효율적으로 건조시켜 고형연료로 제조할 수 있도록 한 것이다.

상기와 같이 구성한 본 발명의 유·무기성 폐기물의 건조 및 연료 제조시스템은,

유기성 하수슬러지, 무기성 하수슬러지, 음식물쓰레기, 폐플라스틱, 폐목재, 폐지, 폐섬유의 SRF(Solid Refuse Fuel)를 연료로 사용하는 연소기(1)에서 이들 연료를 연소하는 중에 600℃ 이상의 열풍을 발생하도록 한다,

상기의 연소기(1)에서 발생하는 600℃ 이상의 열풍을 듸쪽으로 공급받으면서 외부로부터 호퍼(11)를 통하여 투입되는 유기성 하수슬러지, 무기성 하수슬러지, 음식물쓰레기의 유·무기성 폐기물을 앞쪽으로 공급받는 킬른 건조기(10)에서 내부에 다수 개씩 형성된 이송 날개(12), 절단 칼날(13), 파쇄판(14)에 의해 유·무기성 폐기물을 파쇄시키면서 1차 건조시켜 교반기(40)로 이송시키도록 한다,

그리고 상기 킬른 건조기(10)의 내부에 다수 형성된 이송 날개(12)는 유·무기성 폐기물이 천천히 뒤쪽으로 이송되도록 하고,

상기 킬른 건조기(10)의 내부에 다수 형성된 절단 칼날(13)은 유·무기성 폐기물에 포함된 큰 크기가 천천히 뒤쪽으로 이송되는 중에 작게 절단되도록 하고,

상기 킬른 건조기(10)의 내부에 다수 형성된 파쇄판(14)은 유·무기성 폐기물에 포함된 큰 덩어리가 천천히 뒤쪽으로 이송되는 중에 작은 크기로 부숴지도록 한다.

상기의 킬른 건조기(10)에서 팬(15)에 의해 배출되는 배출공기가 열교환기(20) 내부의 열교환관(21)을 통과하도록 하여 외부로부터 유입되어 다수의 열교환 핀(22)이 구비된 열교환관(21)의 외부를 통과하는 공기를 100℃ 이상의 온도로 데워주도록 한다,

상기의 열교환기(20)에서 배출되는 배출공기는 집진정화기(30)에서 깨끗한 공기로 정화하여 외부로 배출하도록 한다,

상기의 열교환기(20)에서 데워진 공기가 교반기(40)의 하단에 다수 형성한 공기공급공(41)들을 통하여 공급되면 레일을 따라 전·후진 하는 이동체(42)의 전방에 다수 형성한 회전 날개(43)의 작동에 의하여 1차 건조된 유·무기성 폐기물이 뒤집히는 중에 100℃ 이상의 공기에 의해 2차 건조시키도록 함으로써 유·무기성 폐기물을 효율적으로 건조시킬 수 있도록 한다.

그리고 상기의 2차 건조시킨 유·무기성 폐기물을 연료 호퍼(50)에 일시 저장하는 동시에, 파라핀계 물질 100 중량％: 유기용제 50 내지 100 중량％: 수산화계 물질 및 탄산계 물질 5 내지 50 중량％: 실리카계열 물질 20 내지 200 중량％; 초산 1 내지 10중량부; 제1 첨가물질 50 내지 200중량％ 및 제2 첨가물질 50 내지 300 중량％를 혼합한 첨가제를 첨가제 호퍼(60)에 일시 저장한다.

상기 파라핀계 물질은 왁스 계열 에멀션 용액, 동물성 유지계열 물질, 접착제계열 물질, 계면활성 계열의 유화제를 포함한다.

상기 유기용제는 메타놀, 에타놀, 프로판올, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 석유에테르, 헥사메틸렌테트라민, 에틸렌디아민, 트리에틸아민으로 이루어진 군에서 선택한다.

상기 제1 첨가물질은 나트륨 계열 물질, 칼륨계열 물질, 바륨계열 물질, 마그네슘계열 물질, 알루미늄 금속계열 물질 중 적어도 하나를 포함한다.

여기서 제1 첨가물질은 나트륨계 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 나트륨계 물질은 고온에서 청정 산소를 발생시키는 작용을 하는 것으로, 나트륨계 물질의 실시예로 어패류 껍질 등과 같은 탄산 나트륨을 사용한다.

상기 어패류 껍질 등의 탄산 나트륨은 분말 형태로 분쇄하여 첨가한다.

상기와 같은 어패류 껍질 등의 탄산 나트륨은 소각시 청정 산소로 공해 물질을 중화시키는 동시에 악취를 제거시킴으로써 환경을 오염 방지에 획기적인 작용을 하게 되는 것이다.

상기 제1 첨가물질은 청정 산소의 발생으로 연소를 촉진시킴으로써 효율을 보다 향상시키는 부가적인 효과를 얻을 수 있다.

상기 제2 첨가물질은 숯가루, 코코넛가루, 규조토, 활성탄, 생석회, 코우크스, 코코비트 중 어느 하나 이상을 포함한다.

상기 제2 첨가물질은 숯가루 등의 활성탄으로 비교적 큰 입자를 갖는 악취를 제거하여 고형화 된 제품에서 악취가 발생되는 현상을 방지하고, 또한 미생물의 발생을 억제시키는 작용을 하게 된다.

상기의 연료 호퍼(50) 및 첨가제 호퍼(60)로부터 2차 건조시킨 유·무기성 폐기물 50 내지 95중량％ 그리고 첨가제 5 내지 50중량％를 공급받는 성형기(70)에서 펠릿, 분진 등의 고형연료로 성형하도록 구성함으로써 유·무기성 폐기물을 효율적으로 건조시켜 고형연료로 제조할 수 있도록 한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

Claims (1)

1. 유기성 하수슬러지, 무기성 하수슬러지, 음식물쓰레기, 폐플라스틱, 폐목재, 폐지, 폐섬유의 SRF를 연소하는 중에 600℃ 이상의 열풍을 발생하는 연소기(1)와,
   상기의 연소기(1)에서 발생하는 600℃ 이상의 열풍을 뒤쪽으로부터 공급받으면서 외부로부터 호퍼(11)를 통하여 앞쪽으로 투입되는 유기성 하수슬러지, 무기성 하수슬러지, 음식물쓰레기의 유·무기성 폐기물을 내부에 다수 개씩 형성된 이송 날개(12), 절단 칼날(13), 파쇄판(14)에 의해 파쇄시키면서 1차 건조시켜 교반기(40)로 이송시키는 킬른 건조기(10)와,
   상기의 킬른 건조기(10)에서 팬(15)에 의해 배출되는 배출공기가 내부의 열교환관(21)을 통과하도록 하여 외부로부터 유입되어 다수의 열교환 핀(22)이 구비된 열교환관(21)의 외부를 통과하는 공기를 100℃ 이상의 온도로 데워주는 열교환기(20)와,
   상기의 열교환기(20)에서 배출되는 배출공기를 깨끗한 공기로 정화하여 외부로 배출하는 집진정화기(30)와,
   상기의 열교환기(20)에서 데워진 공기가 하단에 다수 형성한 공기공급공(41)들을 통하여 공급되면 레일을 따라 전·후진 하는 이동체(42)의 전방에 다수 형성한 회전 날개(43)의 작동에 의하여 1차 건조된 유·무기성 폐기물이 뒤집히는 중에 100℃ 이상의 공기에 의해 2차 건조시키는 교반기(40)와,
   상기의 2차 건조시킨 유·무기성 폐기물을 일시 저장하는 연료 호퍼(50)와,
   파라핀계 물질 100 중량％: 유기용제 50 내지 100 중량％: 수산화계 물질 및 탄산계 물질 5 내지 50 중량％: 실리카계열 물질 20 내지 200 중량％; 초산 1 내지 10중량부; 제1 첨가물질 50 내지 200중량％ 및 제2 첨가물질 50 내지 300 중량％를 혼합한 첨가제를 일시 저장하는 첨가제 호퍼(60)와,
   상기의 연료 호퍼(50) 및 첨가제 호퍼(60)로부터 2차 건조시킨 유·무기성 폐기물 50 내지 95중량％ 그리고 첨가제 5 내지 50중량％를 공급받으면서 펠릿, 분진 등의 고형연료로 성형하는 성형기(70)로 구성한 것을 특징으로 하는 유·무기성 폐기물의 건조 및 연료 제조시스템.

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