KR20160090094A - 폐자원을 이용한 에너지 선순환 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 사용 후 폐기되는 PET병과 같은 폐 폴리에틸렌 수지, 폴리에스테르층 및 폴리올레핀층을 구비한 폐 레토르트파우치, 또는 폐비닐과 같이 재사용 또는 재생이 현실적으로 불가능한 폐 플라스틱 재료로부터 열분해 공정을 통하여 분리되는 가솔린, 디젤유 등의 유용한 오일 성분과 가스 성분을 높은 수율로 효과적으로 추출하는 시스템을 제공하고, 이러한 시스템에서 분리 추출 기능을 담당하는 각각의 장치에 필요한 에너지를 추출된 오일 및 가스로부터 충당하면서, 부가적으로 산출되는 스팀을 활용하여 증기터빈 발전 시스템을 구동하여 전력 생산도 가능하며, 나아가 연속 공정의 진행 중에 발생되는 폐가스 또는 수분 및 슬러지 등을 에너지 재사용면에서도 효율적일 뿐만 아니라 친환경적으로 처리할 수 있는 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템이 제공된다.
Description
본 발명은 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템으로서, 보다 구체적으로 사용 후 폐기되는 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트; polyethylene terephthalate, PET)병과 같은 폐 폴리에틸렌 수지, 폴리에스테르층 및 폴리올레핀층을 구비한 폐 레토르트파우치, 또는 폐비닐과 같이 재사용 또는 재생이 현실적으로 불가능한 폐 플라스틱 재료(폐 합성수지)로부터 열분해 공정을 통하여 분리되는 가솔린, 디젤유 등의 유용한 오일 성분과 가스 성분을 높은 수율로 효과적으로 추출하는 시스템을 제공하고, 이러한 시스템에서 분리 추출 기능을 담당하는 각각의 장치에 필요한 에너지를 추출된 오일 및 가스로부터 충당하면서, 부가적으로 산출되는 스팀을 활용하여 증기터빈 발전 시스템을 구동하여 전력 생산도 가능하며, 나아가 연속 공정의 진행 중에 발생되는 폐가스 또는 수분 및 슬러지(잔류물 또는 폐기물) 등을 에너지 재사용면에서도 효율적일 뿐만 아니라 친환경적으로 처리 할 수 있는 방안을 제공하는 에너지 선 순환 시스템에 관한 것이다.
현대 문명의 발전에 따라 플라스틱 공업이 발전하고 있으며, 이를 통하여 폐기되는 플라스틱의 양도 기하급수적으로 증가되고 있다. 따라서 사용 후 폐기되는 플라스틱을 처리해야 하지만 그 재질의 특성상 매립하는 경우에는 잘 썩지 않으며, 소각 처리하는 경우에도 오염 물질이 많이 발생되어 환경 문제를 초래하는 문제점이 있으며, 특히 대부분 1회용품으로 사용되는 경우가 빈번하여 재사용되지 않기 때문에 자원 낭비가 심한 문제점이 있다.
이와 같이 폐기되는 플라스틱이 늘어남에 따라 이들의 재활용 방법이 계속 연구되고 있으며, 이들 중 가장 두드러진 것은 폐플라스틱을 각종 가스나 오일상의 탄화수소로 분해하여 재활용하는 방법이다.
일반적으로 알려진 바와 같이, 이러한 플라스틱의 분자량은 대략적으로 1.0×105 ∼1.0×106 고분자 재료인데, 그러한 폐 플라스틱에 열을 가하게 되면 저분자 물질, 예컨대 가솔린과 디젤오일, 중오일, 가스 등의 혼합물로 분쇄되게 된다.
이러한 특성을 활용하여 폐 플라스틱으로부터 오일을 추출하기 위하여 사용되는 종래의 폐 플라스틱의 유화 공정으로는 열(접촉)분해법과 일본에서 개발된 창전법(倉田法)이 있다. 그러나 이들 방법은 주로 열가소성 수지를 유화시키는 방법이나, 처리하지 못하는 수지 종류(예: 열접촉 분해법의 경우 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐 등)도 있고, 작업과정이 아직까지 연속적으로 이루어지지 못하고 있음은 물론이고, 대부분의 플라스틱 유화장치의 경우에는 그 규모가 플랜트 단위의 대단위이므로 비용이 증대함은 물론이고 그 규모가 소규모 아파트 단지 등에 설치할 정도가 되지는 못하기에 적용도가 높지 않다는 문제가 있다.
또한, 대부분의 폐 플라스틱 오일 추출 장치의 경우에 첨부 도면 도 1(한국 공개특허 공보 특-2003-0006459호 참조, 2003.01.23. 공개)에 개시된 바와 같이 직접 가열식의 열분해 장치(11)에 냉각기(12)가 바로 연결되는 구조를 채택하고 있어서 냉각기(12)에 타르 또는 분진과 같은 불순물이 직접 유입되는 구조를 채택하고 있기에 사용 기간이 경과함에 따라 냉각 응축 효율이 크게 감소하는 문제점을 가지며, 나아가 열분해 장치(11)로부터 배출되는 폐가스의 열에너지를 재활용할 수 있는 별도의 수단을 구비하고 있지 않아서 에너지 자원의 선순환이라는 관점에서 그 효용성이 낮으며, 시스템을 구성하는 각종 장치에 대하여 정상 작동 상태와 다른 작동 초기 상태에서의 적합한 처리를 위한 분기 연결 구조를 가지고 있지 않아서 전체 시스템의 신뢰성 및 안정성에 상당한 문제점을 노출하고 있다.
따라서, 폐 플라스틱 재료로부터 오일을 추출하기 위하여 사용되는 열분해 장치의 구조를 개선할 뿐만 아니라, 이로부터 발생하는 오일 및 가스 성분으로부터 타르와 같은 폐유분 및 수분을 초기 상태에서 분리하여 냉각기(응축기)로 유입되는 것을 차단할 수 있는 구조를 제공하며, 나아가 열분해 장치로부터 배출되는 폐가스등의 열에너지를 재활용할 수 있는 별도의 수단을 제공함으로써 에너지 자원의 선 순환 구조 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 기술적 과제가 된다.
또한, 전체 처리 시스템을 구성하는 각종 장치 중에서 특히 열분해 장치의 작동 초기 상태에 투입되어야 하는 연료를 시스템 내부로부터 제공받을 수 있는 구조를 제공하면서, 아울러 정상 작동 상태와 달리 폐 플라스틱이 투입된 초기의 작동 상태에서의 열분해 장치로부터는 유효한 오일 및 가스 성분 보다도 잡가스나 수분이 많이 포함되어 있는 폐가스가 배출되는 경우가 많은데 이러한 폐가스에 대한 별도의 적합한 처리를 위한 분기 연결 구조를 제공함으로써 전체 시스템의 안정성을 높이는 것이 또한 본 발명의 기술적 과제가 된다.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단을 제공하기 위하여 폐 플라스틱과 같은 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템으로서,
폐 플라스틱 재료로부터 오일 및 가스 성분을 추출하도록 열분해하기 위하여 중탕 방식의 간접 가열 방식으로 폐 플라스틱 재료를 가열 분해하는 유증기 추출부와;
유증기 추출부로부터 추출되는 기체 상태의 추출 가스(유증기) 내에 포함된 타르 및 폐유분을 액체 상태로 분리시켜서 우선 배출하는 가스 유수 분리기;
상기 가스 유수 분리기를 거친 1차 정제된 추출 가스를 응축시켜서 하부로 수분 및 슬러지 성분과 오일 성분을 분리 배출하고 상부로 가스 성분을 배출하는 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부와;
상기 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부로부터 분리된 오일 성분을 분리 저장하는 유류 저장부와;
상기 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부로부터 분리된 가스 성분을 압축하고 저장하는 가스 압축 저장부와;
상기 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부에서 분리 배출되는 수분 및 슬러지 성분을 저장하는 수분 및 슬러지 저장 탱크와;
상기 수분 및 슬러지 저장 탱크 내에 저장된 수분 및 슬러지를 이송받아서 상기 가스 압축 저장부로부터 공급되는 가스 성분을 연료로 하여 소각 처리하는 슬러지 소각처리 장치와;
상기 유증기 추출부로부터 방출되는 가열 용매의 고온 수증기, 상기 가스 유수 분리기로부터 초기 상태에 배출되는 잡가스와 수증기를 포함한 고온 폐가스, 및 슬러지 소각처리 장치에서 발생하는 고온의 연소가스에 포함된 분진을 포집하고 악취 성분을 제거하는 집진 및 탈취 장치를 포함하여 이루어지고, 그리고
상기 유증기 추출부를 구성하는 유증기 추출 탱크 외부의 가열 용매를 가열하기 위한 연료로서 상기 유류 저장부에 별도로 분리 저장된 버너 기름 탱크의 오일과 상기 가스 압축 저장부에 저장된 가스를 선택적으로 이용할 수 있는 다중 연료 버너를 구비한 것을 특징으로 하는 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템을 제공한다.
여기에서, 상기 유증기 추출부의 유증기 추출 탱크 상부에는 증발되는 가열 용매의 수증기를 포집하여 집진 및 탈취 장치로 보내는 수증기 포집부가 설치되고, 유증기 추출 탱크와 수증기 포집부 사이에는 고온의 수증기와 열교환하는 온수 파이프 열교환기가 설치되고, 그리고 상기 슬러지 소각처리 장치에는 수분 및 슬러지를 소각 처리할 때 발생하는 고온의 수증기와 열교환하는 온수 파이프 열교환기가 설치되며, 상기 온수 파이프 열교환기의 온수는 온수 탱크에 저장되었다가 스팀 보일러로 투입되고, 스팀 보일러에서 생산된 증기는 증기 터빈 발전 장치로 공급되도록 전체 시스템에 필요 구성을 추가할 수 있다.
또한, 상기 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부와 상기 유류 저장부 사이에는 분별 증류부를 별도로 구비하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명에 따르면 개선된 구조를 가진 열분해 장치를 사용함으로써 폐 플라스틱 재료로부터 오일을 효율적으로 추출할 수 있도록 하면서, 이로부터 발생하는 오일 및 가스 성분으로부터 타르와 같은 폐유분 및 수분을 초기 상태에서 분리하여 냉각기(응축기)로 유입되어 응축이 효율이 저하하는 것을 차단할 수 있는 구조를 제공하며, 나아가 열분해 장치로부터 배출되는 폐 수증기와 슬러지 소각처리 장치에 발생하는 폐 수증기의 열에너지를 재활용할 수 있는 효과를 제공한다.
그리고, 본 발명에 따르면 전체 처리 시스템을 구성하는 열분해 장치의 작동 초기 상태에 투입되어야 하는 연료를 시스템 내부로부터 제공받을 수 있는 구조를 제공하면서, 아울러 폐 플라스틱이 투입된 초기의 작동 상태에서의 열분해 장치로부터 발생하는 폐가스에 대한 별도의 적합한 처리를 위한 분기 연결 구조를 제공함으로써 전체 시스템의 안정성을 향상시키는 효과를 제공하면서, 에너지 재사용에 의한 에너지의 효율적 이용과 친환경적인 처리를 통하여 온실가스인 이산화탄소 배출을 그만큼 감축시킴으로써 대기환경 개선에 크게 기여할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
도 1은 종래 기술에 따른 폐 플라스틱 오일 추출 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템의 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템의 전체 세부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템의 일부 확대 구성도이다.
도 5는 도 4에 도시된 부분 이외의 부분의 일부 확대 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템의 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템의 전체 세부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템의 일부 확대 구성도이다.
도 5는 도 4에 도시된 부분 이외의 부분의 일부 확대 구성도이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.
도 2에는 본 발명에 따른 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템의 개략적인 전체 구성도가 되어 있고, 도 3에는 바람직한 일 실시예의 전체 세부 구성도가 되어 있으며, 도 4 및 도 5에는 도 3의 구성도의 일부를 각각 확대하여 도시한 상태가 도시되어 있는데, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 이들 도면에 도시된 바와 같이, 사용 후 폐기되는 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트; polyethylene terephthalate: PET)병과 같은 폐 폴리에틸렌 수지, 폴리에스테르층 및 폴리올레핀층을 구비한 폐 레토르트파우치, 또는 폐비닐과 같이 재사용 또는 재생이 현실적으로 불가능한 폐 플라스틱 재료로부터 열분해 공정을 통하여 분리되는 가솔린, 디젤유 등의 유용한 오일 성분과 가스 성분을 높은 수율로 효과적으로 추출할 수 있는 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템(1000)이 제공되게 된다.
이러한 본 발명에 따른 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템(1000)은,
폐 플라스틱 재료로부터 오일 및 가스 성분을 추출하도록 열분해하기 위하여 중탕 방식의 간접 가열 방식으로 폐 플라스틱 재료를 가열 분해하는 유증기 추출부(100)와;
유증기 추출부(100)로부터 추출되는 기체 상태의 추출 가스 내에 포함된 타르 및 폐유분을 액체 상태로 분리시켜서 우선 배출하는 가스 유수 분리기(200);
상기 가스 유수 분리기(200)를 거친 1차 정제된 추출 가스를 응축시켜서 하부로 수분 및 슬러지 성분과 오일 성분을 분리 배출하고 상부로 가스 성분을 배출하는 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부(300)와;
상기 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부(300)로부터 분리된 오일 성분을 분리 저장하는 유류 저장부(400)와;
상기 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부(300)로부터 분리된 가스 성분을 압축하고 저장하는 가스 압축 저장부(500)와;
상기 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부(300)에서 분리 배출되는 수분 및 슬러지 성분을 저장하는 수분 및 슬러지 저장 탱크(600)와;
상기 수분 및 슬러지 저장 탱크(600) 내에 저장된 수분 및 슬러지를 이송받아서 상기 가스 압축 저장부(400)로부터 공급되는 가스 성분을 연료로 하여 소각 처리하는 슬러지 소각처리 장치(700)와;
상기 유증기 추출부(100)로부터 방출되는 가열 용매의 고온 수증기, 상기 가스 유수 분리기(200)로부터 초기 상태에 배출되는 잡가스와 수증기를 포함한 고온 폐가스, 및 슬러지 소각처리 장치(700)에서 발생하는 고온의 연소가스에 포함된 분진을 포집하고 악취 성분을 제거하는 집진 및 탈취 장치(800)를 포함하여 이루어지는 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템을 제공한다.
여기에서, 상기 유증기 추출부(100)를 구성하는 유증기 추출 탱크(110) 외부의 가열 용매를 가열하기 위한 연료로서 상기 유류 저장부(400)에 별도로 분리 저장된 버너 기름 탱크(410)의 오일과 상기 가스 압축 저장부(500)에 저장된 가스를 선택적으로 이용할 수 있는 다중 연료 버너(120)를 구비하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유증기 추출부(100)를 구성하는 내부의 유증기 추출 탱크(110)의 상부에는 증발되는 가열 용매의 수증기(도면에 'H-AIR'로 표시)를 포집하여 집진 및 탈취 장치(800)로 보내는 수증기 포집부(130)가 설치되고, 유증기 추출 탱크(110)와 수증기 포집부(130) 사이에는 고온의 수증기와 열교환하는 온수 파이프 열교환기(140)가 설치되고, 그리고 상기 슬러지 소각처리 장치(700)에는 수분 및 슬러지를 소각 처리할 때 발생하는 고온 수증기(H-AIR)와 열교환하는 온수 파이프 열교환기(730)가 설치되며, 상기 온수 파이프 열교환기(140, 730)의 온수는 온수 탱크(150)(H-WATER TANK)에 저장되었다가 스팀 보일러(900)로 투입되고, 스팀 보일러(900)에서 생산된 증기는 증기 터빈 발전 장치(950)로 공급되도록 하여 전력 생산도 가능하도록 전체 시스템에 부가적인 구성을 추가할 수 있다.
그리고, 상기 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부(300)와 상기 유류 저장부(400) 사이에는 도 2에 도시된 바와 같이 분별 증류부(400S)를 추가적으로 구비하는 것이 바람직할 것이다.
이하에서는, 본 발명에 따른 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템(1000)의 상세 구성 및 그 작동 과정과 작동 상태에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 폐 플라스틱 재료가 유증기 추출부(100)의 유증기 추출 탱크(110) 내부에 투입되고, 외부의 가열 용매(예컨대, 물)를 압력 인가 상태에서 약 2시간 정도 가열하여 160℃ 내지 300℃의 범위, 보다 바람직하기로는 200℃ 내지 280℃의 범위로 승온하여 12시간 내지 14시간 지속시킴으로써 중탕 방식으로 열분해 공정을 수행하게 되는데, 열분해 공정의 초기 상태에서는 이전의 폐 플라스틱 처리 공정을 통하여 유류 저장부(400)의 버너 기름 탱크(410)에 저장 보관된 오일을 다중 연료 버너(120)의 가열 연료로 이용하고, 폐 플라스틱 재료로부터 연료로 사용할 수 있는 가스가 추출되어서 가스 압축 저장부(500)에 저장되는 경우에는 이 가스를 다중 연료 버너(120)의 가열 연료로 사용할 수 있게 된다.
한편, 폐 플라스틱 재료를 가열 분해함에 있어서 촉매(예컨대, 산화티탄계 촉매)를 사용하여 그 분해능을 향상시킬 수도 있다.
상술한 열분해 공정을 통하여 유증기 추출부(100)의 유증기 추출 탱크(110)로부터 추출되는 기체 상태의 추출 가스(유증기)는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 2단 직렬 구조로 설치된 가스 유수 분리기(200; 210 및 220)를 거치면서 추출 가스 내에 포함된 타르 및 폐유분을 액체 상태로 분리시켜서 분리기의 하부에 설치된 배출 밸브를 통하여 우선 배출하게 되고, 유증기 추출 탱크(110)의 온도가 낮은 초기 작동 상태(약 1시간)에서의 추출 가스는 유해 가스 등을 포함한 잡가스와 수분(대부분의 경우 폐 자원 재료 자체에 5% 내외의 수분이 포함)이 많이 포함되어 있는 고온 폐가스(도면에 'H-GAS'로 표시) 상태이기에, 이러한 고온 폐가스(H-GAS)는 수득 밸브(211)를 통하여 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부(300)로 공급하지 않고 분기 설치된 방출 밸브(212, 213)를 통하여 집진 및 탈취 장치(800)로 공급되게 된다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부(300)는 이와 같은 초기 작동 상태를 거친 후에 1차 정제된 추출 가스를 공급받게 되는데, 정제된 추출 가스의 응축에 사용되는 냉매의 냉각을 위한 냉각기(350)를 포함한 응축기(310)와, 그리고 상기 응축된 추출 가스를 저장하며 하부로 수분 및 슬러지 성분과 오일 성분을 분리 배출하고 상부로 가스 성분을 배출하는 수분 유류 가스 분리기(320)를 포함하여 이루어진다.
또한, 응축기(310)로부터 수분 유류 가스 분리기(320)로의 공급로와 수분 유류 가스 분리기(320) 하부의 액체 성분 배출로에는 액체 성분의 통과 상태를 확인할 수 있는 사이드 글래스(321, 322)를 설치하는 것이 시스템의 정상 작동 상태를 확인하기에 용이한 장점이 있다.
수분 유류 가스 분리기(320)의 상부로 배출되는 가스 성분은 중간 가스 저장탱크(350)와 가스 필터를 거쳐서 가스 라인(GAS Line)을 따라서 가스 압축 저장부(500)로 공급되는데, 가스 압축 저장부(500)의 가스 압축기(510)에 의해 압축된 가스는 가스 탱크(520)에 저장되게 되며, 그리고 수분 유류 가스 분리기(320)의 하부로 배출되는 액체 성분인 수분 및 슬러지 성분과 오일 성분 중에서 오일 성분은 오일 필터(330)를 거쳐서 오일 임시 저장 장치(340)에 1차 저장되고, 이와 분리된 수분 및 슬러지 성분은 오일 워터 펌프(360)에 의해 수분 및 슬러지 라인(Moisture & Sludge Line)을 따라서 수분 및 슬러지 저장 탱크(600)로 송출되게 된다.
한편, 오일 임시 저장 장치(340)에 1차 저장된 오일은 오일 펌프에 의해 오일 라인(OIL Line)을 따라서 유류 저장부(400)의 버너 기름 탱크(410) 및 유류 저장 탱크(420)에 공급되게 된다.
이와 같은 1차 분리 저장 공정이 진행되는 동안에 수증기 포집부(130)에 포집되어 집진 및 탈취장치(800)로 공급되는 고온 수증기(H-AIR), 및 가스 유수 분리기(200; 210 및 220)의 방출 밸브(212, 213)를 통하여 집진 및 탈취 장치(800)로 공급되는 고온 폐가스(H-GAS)는, 집진 및 탈취 장치(800)를 구성하는 집진 장치(810)에 먼저 팬을 통하여 공급되는데, 집진 장치(810)에는 물 탱크(820)로부터 펌핑되어 공급되는 물을 스프레이하는 살수장치가 설치되어서 1차 집진 공정이 수행되고, 그리고 촉매산화탑과 같은 탈취 장치(830)에서 미세 먼지의 집진과 탈취 공정이 수행된 이후에 대기 방출되게 된다.
그리고, 1차 분리 저장 공정을 통하여 발생한 수분 및 슬러지 성분은 앞서 설명한 바와 같이 수분 및 슬러지 저장 탱크(600)에 저장되어 있다가 상기 가스 압축 저장부(400)로부터 가스 라인을 따라서 공급되는 가스 성분을 연료로 하는 버너(720)를 사용하여 슬러지 소각처리 장치(700)의 슬러지 베드(710) 상에 소각 처리하게 되는데, 이 때에 발생하는 고온 수증기(H-AIR)는 집진 및 탈취 장치(800)로 공급되어 처리되게 되고, 고온 수증기(H-AIR)가 가진 열은 온수 파이프 열교환기(730)에 의해 온수(H-WATER)로 회수되어서 앞서 설명한 바와 같이 온수 탱크(150)(H-WATER TANK)에 저장되었다가 스팀 보일러(900)로 투입되고, 스팀 보일러(900)에서 생산된 증기는 증기 터빈 발전 장치(950)로 공급되도록 하여 전력 생산이도 가능하도록 이용된다.
여기에서, 스팀 보일러(900)는 온수 탱크(150)(H-WATER TANK)로 온수 라인(H-WATER Line)을 통하여 공급받은 온수를 예비 가열기(910)에서 예열하고, 유류 저장부(400)의 버너 기름 탱크(410)에 저장 보관된 오일 또는 가스 압축 저장부(500)에 저장되어 있는 가스를 가스 라인(GAS Line)을 통하여 공급받아서 다중 연료 버너(920)의 가열 연료로 사용하여 가열함으로써 스팀을 생산하게 된다.
이상에서 설명된 각종 장치나 밸브의 작동을 제어하기 위한 별도의 제어 장치(도면 미도시)가 설치될 수 있음은 당업자에게 당연한 것으로서 이에 대한 구체적인 설명은 앞서 설명된 시스템의 구체적인 구성과 작동에 대한 설명으로써 충분하기에 중복 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 설명된 본 발명에 따른 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템의 작동 과정을 통하여 에너지 재사용에 의한 에너지의 효율적 이용과 온실가스인 이산화탄소 배출을 그만큼 감축시킴으로써 대기환경 개선에 크게 기여할 수 있는 효과를 동시에 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 유증기 추출부
200: 가스 유수 분리기
300: 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부
400: 유류 저장부
500: 가스 압축 저장부
600: 수분 및 슬러지 저장 탱크
700: 슬러지 소각처리 장치
800: 집진 및 탈취 장치
900: 스팀 보일러
950: 증기 터빈 발전 장치
200: 가스 유수 분리기
300: 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부
400: 유류 저장부
500: 가스 압축 저장부
600: 수분 및 슬러지 저장 탱크
700: 슬러지 소각처리 장치
800: 집진 및 탈취 장치
900: 스팀 보일러
950: 증기 터빈 발전 장치
Claims (7)
- 폐 플라스틱 재료로부터 오일 및 가스 성분을 추출하도록 열분해하기 위하여 중탕 방식의 간접 가열 방식으로 폐 플라스틱 재료를 가열 분해하는 유증기 추출부(100)와;
유증기 추출부(100)로부터 추출되는 기체 상태의 추출 가스 내에 포함된 타르 및 폐유분을 액체 상태로 분리시켜서 우선 배출하는 가스 유수 분리기(200);
상기 가스 유수 분리기(200)를 거친 1차 정제된 추출 가스를 응축시켜서 하부로 수분 및 슬러지 성분과 오일 성분을 분리 배출하고 상부로 가스 성분을 배출하는 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부(300)와;
상기 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부(300)로부터 분리된 오일 성분을 분리 저장하는 유류 저장부(400)와;
상기 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부(300)로부터 분리된 가스 성분을 압축하고 저장하는 가스 압축 저장부(500)와;
상기 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부(300)에서 분리 배출되는 수분 및 슬러지 성분을 저장하는 수분 및 슬러지 저장 탱크(600)와;
상기 수분 및 슬러지 저장 탱크(600) 내에 저장된 수분 및 슬러지를 이송받아서 상기 가스 압축 저장부(400)로부터 공급되는 가스 성분을 연료로 하여 소각 처리하는 슬러지 소각처리 장치(700)와;
상기 유증기 추출부(100)로부터 방출되는 가열 용매의 고온 수증기, 상기 가스 유수 분리기(200)로부터 초기 상태에 배출되는 잡가스와 수증기를 포함한 고온 폐가스, 및 슬러지 소각처리 장치(700)에서 발생하는 고온의 연소가스에 포함된 분진을 포집하고 악취 성분을 제거하는 집진 및 탈취 장치(800)를 포함하여 이루어지는 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 유증기 추출부(100)를 구성하는 유증기 추출 탱크(110) 외부의 가열 용매를 가열하기 위한 연료로서 상기 유류 저장부(400)에 별도로 분리 저장된 버너 기름 탱크(410)의 오일과 상기 가스 압축 저장부(500)에 저장된 가스를 선택적으로 이용할 수 있는 다중 연료 버너(120)를 구비하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유증기 추출부(100)를 구성하는 내부의 유증기 추출 탱크(110)의 상부에는 증발되는 가열 용매의 수증기(H-AIR)를 포집하여 집진 및 탈취 장치(800)로 보내는 수증기 포집부(130)가 설치되고, 유증기 추출 탱크(110)와 수증기 포집부(130) 사이에는 고온의 수증기와 열교환하는 온수 파이프 열교환기(140)가 설치되고, 그리고 상기 슬러지 소각처리 장치(700)에는 수분 및 슬러지를 소각 처리할 때 발생하는 고온 수증기(H-AIR)와 열교환하는 온수 파이프 열교환기(730)가 설치되며, 그리고
상기 온수 파이프 열교환기(140, 730)의 온수는 온수 탱크(150)에 저장되었다가 스팀 보일러(900)로 투입되고, 스팀 보일러(900)에서 생산된 증기는 증기 터빈 발전 장치(950)로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부(300)와 상기 유류 저장부(400) 사이에 분별 증류부(400S)를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유증기 추출부(100)의 유증기 추출 탱크(110)로부터 추출되는 기체 상태의 추출 가스는 2단 직렬 구조로 설치된 가스 유수 분리기(200; 210 및 220)를 거치면서 추출 가스 내에 포함된 타르 및 폐유분을 액체 상태로 분리시켜서 분리기의 하부에 설치된 배출 밸브를 통하여 우선 배출하게 되고, 유증기 추출 탱크(110)의 온도가 낮은 초기 작동 상태에서 발생하는 추출 가스로서 유해 가스 등을 포함한 잡가스와 수분이 많이 포함되어 있는 고온 폐가스(H-GAS)는 수득 밸브(211)를 통하여 상기 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부(300)로 공급하지 않고 분기 설치된 방출 밸브(212, 213)를 통하여 집진 및 탈취 장치(800)로 공급하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 유류 가스 응축 및 수분 유류 가스 분리부(300)는 정제된 추출 가스의 응축에 사용되는 냉매의 냉각을 위한 냉각기(350)를 포함한 응축기(310)와, 그리고 상기 응축된 추출 가스를 저장하며 하부로 수분 및 슬러지 성분과 오일 성분을 분리 배출하고 상부로 가스 성분을 배출하는 수분 유류 가스 분리기(320)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 응축기(310)로부터 수분 유류 가스 분리기(320)로의 공급로와 수분 유류 가스 분리기(320) 하부의 액체 성분 배출로에는 액체 성분의 통과 상태를 확인할 수 있는 사이드 글래스(321, 322)를 설치하는 것을 특징으로 하는 폐자원을 이용한 에너지 선 순환 시스템.
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