KR20160149813A - 탄화장치의 폐열 열교환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄화장치의 폐열 열교환장치에 관한 것으로, 그 목적은 탄화용 노에 투입된 폐타이어 또는 폐합성수지를 연소실에서 연소된 연소열로 간접가열시켜 탄화시킬 때 배출구를 통하여 배출되는 폐열을 협소한 공간에서 많은 열교환이 신속하게 이루어질 수 있도록 하는 것에 있으며, 이러한 목적은 탄화장치의 하우징 외주면 상부에 형성된 관통홀을 일단이 수용하여 고정가능하게 구비되는 배출덕트와; 상기 배출덕트의 타단에 일단이 고정 연결되어 공간부가 형성되게 이중관 구조로 형성되되, 외주면 하부와 상부에는 열교환용냉각수의 유입구 및 유출구가 형성되어 구비되는 열교환용연결관과; 상기 열교환용연결관의 내주면 하부로부터 상부측으로 서로에 대하여 이격 및 다른 방향으로 고정되는 것에 의해 각각의 일단과 타단은 상기 공간부와 연통되게 구비되는 다수의 열교환용연통관을 포함하여 이루어진 것에 의해 달성된다.

Description

탄화장치의 폐열 열교환장치{Waste heat exchanger unit of carbonization apparatus}

본 발명은 탄화장치의 폐열 열교환장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄화용 노에 투입된 폐타이어 또는 폐합성수지를 연소실에서 연소된 연소열로 간접가열시켜 탄화시킬 때 배출구를 통하여 배출되는 폐열을 열교환시킬 수 있도록 한 탄화장치의 폐열 열교환장치에 관한 것이다.

일반적으로 폐기물을 처리하거나 폐타이어 및 폐플라스틱류에서 정제유를 추출하기 위한 장치 등에서는 폐기물, 폐타이어 및 폐플라스틱류를 탄화하기 위한 탄화장치를 많이 사용하고 있다.

이러한 폐타이어의 절편을 원료로 하여 연료유를 추출하기 위한 일반적인 장치는, 주 구조장치인 건류로의 구조는 소정직경과 길이로 되는 건류로 일측 선단에 재료 투입 호퍼가 상단에 구비된 "L"형 재료 투입관이 연결되되 "L"형 재료투입관 상측에 다수개의 공기차단밸브가 연결되고 "L"형 재료투입관의 수평관에는 재료투입호퍼로부터 일정한 크기로 미리 절단한 폐타이어 절편을 건류로 내부로 유입시키는 절편 유입스크류가 축에 형성된 모터와 연결되게 하고, 이러한 건류로를 모터와 체인 또는 밸트 등의 전동수단으로 연동되게하여 이 건류로가 일정한 회전수로 회전되게 하며, 이 건류로 외주면측에 별도의 장치로 구비된 고열 스팀발생장치에서 발생된 스팀을 건류로 내부로 수평적으로 인입하는 스팀토출노즐이 하향으로 다수개 구비된 증기토출관을 내설하고 가열장치 및 냉각장치를 공지한 수단으로 위치고정시키고 건류로 내주면 전체에는 일정한 피치의 스크류가 소정높이로 돌출형성되게하며 이 가열장치들을 지나면서 절편들은 건류되어 밀폐된 건류로 내에 생성된 건류가스와 증기는 파이프라인을 통하여 펌프의 감압으로 1차냉각기로 유입되게 하고 건류시 생성된 카본(탄소) 및 철심은 각각 배출파이프를 통하여 각각 배출되게 함과 아울러 카본은 배출파이프를 통하여 카본철심세퍼레이터을 통과하게 하여 철심과 카본을 2차분리 처리하게 하고 건류로 타측 상측과 외주면에 냉각자켓이 구비된 1차 냉각기 사이에 펌프가 개재된 파이프라인으로 라인을 연결하고 냉각수자켓 상측과 쿨링타워를 파이프라인으로 연결하며 1차 냉각기 하측과 1차 연료유 저장탱크를 파이프라인와 연결하며 쿨링타워와 외주면에 냉각수 자켓이 구비된 2차 냉각기를 순환펌프를 개재한 상태로 파이프라인과 연결하고 2차 냉각기 상측과 1차 연료유 저장탱크 상단과 파이프라인로 연결하는 한편 1차 냉각기의 자켓과 2차 냉각기의 자켓을 파이프라인으로 연결하고 2차 냉각기 하단과 2차 연료유저장탱크 상측을 파이프라인와 연결하며 2차 연료유 저장탱크 상측과 가열장치와 파이프라인으로 연결하고 1차 연료유 저장탱크 하단과 2차 연료유 저장탱크 하단을 이송펌프를 중간에 개재한 유,수분리기와 파이프라인으로 연결되게 하고 유,수분리기 타측 선단은 정제 연료유가 배출되는 파이프라인을 연결하며 정수장치 타측과 스팀 발생장치를 파이프라인과 연결하고 정수장치 하부에 배출 파이프라인을 연결하여 구성하여, 폐타이어에서 정제유를 추출할 수 있도록 구성되어 있다.

그러나 상기한 폐타이어의 연료유 추출 장치는, 가열장치의 경우, 스크류를 통해 타이어 세편을 가열하는 과정에서 폐타이어에서 발생하는 블랙카본이나 철심을 별도로 분리한 후 건류가스만을 냉각기를 통해 처리할 수 있도록 되어 있는 바, 상기 가열장치에서 철심이나 블랙카본을 분리하는 작업이 매우 어렵다는 단점이 있다.

이는, 가열장치 내에서 건류가스 모두를 외부로 방출하기가 쉽지 않았기 때문이며, 완전히 철심이나 블랙카본을 회수할 수 있을 만한 장치 또한 완전하게 구비되지 않았기 때문이다.

또한, 상기와 같은 가열장치는 가열장치 전체를 회전하는 방식으로 구성되어 있어 구동시 소요 전력량이 높은 문제점이 지적되어 왔다.

이러한 점을 감안하여 특허출원번호 10-2009-0134810호에 탄화장치가 개재되어 있다.

살펴보면, 종래의 일반적인 탄화장치는 내측으로 삽입홈을 형성하고 외측으로는 내화벽돌로 이루어져 있으며, 상기 삽입홈과 내화벽돌 사이에는 하측에 형성된 버너를 포함하는 탄화 연소실의 열원을 순환시킬 수 있는 열풍순환로를 형성한 탄화 가열부와, 상기 탄화 가열부의 삽입홈에 삽입/탈착 가능한 형태로 형성되며, 내측에 폐타이어 및 폐플라스틱류를 삽입할 수 있는 수납공간을 형성한 탄화로와, 상기 탄화로를 덮을 수 있는 커버로 구성된 탄화부로 이루어져있다.

또한, 상기 탄화 가열부의 열풍순환로는 하측의 탄화 연소실과 연결되어 있으며, 상기 탄화 연소실에서 생성된 열풍을 삽입홈의 외측에 오랫동안 균일하게 공급하기 위해 열풍순환로 내측에 다수의 관이 스프링 형상으로 회전하여 더 형성되어 있다.

그러나, 이와 같이 구성된 종래의 일반적인 탄화장치는 상기한 바와 같이 탄화로를 통하여 폐타이어 및 폐플라스틱류를 탄화시 발생되는 연소실의 열원을 열풍순환로를 통하여 순환시킨 후 배출구를 통하여 바로 배출시키도록 구성하고 있어 상기 배출구를통하여 배출되는 폐열의 온도는 약 500℃의 폐열이 배출구를 통하여 직접 대기중으로 배출되므로 인해 지구온난화에 악영향이 미칠 수 밖에 없는 문제점이 있다.

특허출원번호 10-2009-0134810호, 출원일자;2009년12월30일 발명의 명칭; 탄화장치

이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 탄화용 노에 투입된 폐타이어 또는 폐합성수지를 연소실에서 연소된 연소열로 간접가열시켜 탄화시킬 때 배출구를 통하여 배출되는 폐열을 협소한 공간에서 많은 열교환이 신속하게 이루어질 수 있도록 한 탄화장치의 폐열 열교환장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적들은 기술이 진행되면서 명확해질 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수의 홀이 형성된 격판에 의해 내부가 상하로 이분할되고, 하부는 버너부에 의해 연료가 연소가능하도록 연소실이 형성되고, 상부는 수용부가 형성되며, 상기 수용부의 상부는 개구됨과 아울러 외주면 상부에는 내부와 연통된 관통홀이 천공되어 구비되는 하우징과, 상기 하우징의 수용부 내주면에 구비되되, 상부는 상기 하우징의 관통홀과 연통된 배출홀이 형성된 측벽내화벽돌 및 상기 격판 상면에 형성된 다수의 홀과 연통되게 다수의 홀이 천공되어 구비되는 바닥내화벽돌과, 상기 측벽내화벽돌 내주면과 근접되게 외주면이 근접되게 하우징의 수용부 내측으로 수용가능하게 형성되되, 상부는 개구되고 내부는 공간부가 형성되어 구비되는 탄화용로수용부와, 상기 탄화용로수용부에 내설되어 내부로 폐타이어 또는 폐합성수지를 수용가능하게 형성되며, 상부는 덮개부를 통하여 개폐가능하게 구비되는 탄화용 노로 구성된 탄화장치의 폐열 열교환장치에 있어서, 상기 하우징 외주면 상부에 형성된 관통홀을 일단이 수용하여 용접에 의해 고정가능하게 구비되는 배출덕트와; 상기 배출덕트의 타단에 일단이 고정 연결되어 공간부가 형성되게 이중관 구조로 형성되되, 외주면 하부와 상부에는 열교환용냉각수의 유입구 및 유출구가 형성되어 구비되는 열교환용연결관과; 상기 열교환용연결관의 내주면 하부로부터 상부측으로 서로에 대하여 이격 및 다른 방향으로 고정되는 것에 의해 각각의 일단과 타단은 상기 공간부와 연통되게 구비되는 다수의 열교환용연통관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 열교환용연결관은 배출덕트의 출구측에 일단이 용접에 의해 고정되고 내부에는 다수의 열교환용연통관의 일단과 타단이 외주면과 연통되게 설치시킬 수 있도록 중공의 관으로 구비되는 열교환용연결내통과, 상기 열교환용연결내통 보다 더 큰 직경으로 형성됨에 따른 열교환용연결내통을 내측으로 수용하여 양단에 플랜지부를 매개로 누수방지가능하게 용접에 의해 고정되는 것에 의해 열교환용연결내통의 외주면과의 사이에 공간부가 형성되게 구비되는 열교환용연결외통으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 탄화장치의 폐열 열교환장치에 따르면, 탄화용 노에 투입된 폐타이어 또는 폐합성수지를 연소실에서 연소된 연소열로 간접가열시켜 탄화시킬 때 배출구를 통하여 배출되는 폐열을 협소한 공간에서 많은 열교환이 신속하게 이루어질 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 탄화장치의 폐열 열교환장치가 탄화장치 전체를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 탄화장치의 폐열 열교환장치가 설치된 탄화장치의 하우징과 이에 수용되는 구성 부분을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 탄화장치의 폐열 열교환장치를 도시한 단면도면이다.

이하에서는, 본 발명에 따른 탄화장치의 폐열 열교환장치의 일실시예를 들어 상세하게 설명한다.

우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 탄화장치의 폐열 열교환장치는, 탄화용 노에 투입된 폐타이어 또는 폐합성수지를 탄화 후, 배출되는 폐열을 열교환가능하도록 구성된다.

즉, 상기한 본 발명에 따른 탄화장치의 폐열 열교환장치(100)는 첨부된 도면 도 1 내지 도 3 도시된 바와 같이 다수의 홀(도면부호 생략)이 형성된 격판(11)에 의해 내부가 상하로 이분할되고, 하부는 버너부(12)에 의해 연료가 연소가능하도록 연소실(13a)이 형성되고, 상부는 수용부(13b)가 형성되며, 상기 수용부(13b)의 상부는 개구됨과 아울러 외주면 상부에는 내부와 연통된 관통홀(도면부호 생략)이 천공되어 구비되는 하우징(13)과, 상기 하우징(13)의 수용부(13b) 내주면에 구비되되, 상부는 상기 하우징(13)의 관통홀과 연통된 배출홀(도면부호 생략)이 형성된 측벽내화벽돌(14) 및 상기 격판(11) 상면에 형성된 다수의 홀과 연통되게 다수의 홀이 천공되어 구비되는 바닥내화벽돌(15)과, 상기 측벽내화벽돌(13) 내주면과 근접되게 외주면이 근접되게 하우징(13)의 수용부(13b) 내측으로 수용가능하게 형성되되, 상부는 개구되고 내부는 공간부가 형성되어 구비되는 탄화용로수용부(16)와, 상기 탄화용로수용부(16)에 내설되어 내부로 폐타이어 또는 폐합성수지를 수용가능하게 형성되며, 상부는 덮개부(17)를 통하여 개폐가능하게 구비되는 탄화용 노(18)와, 상기 덮개부(17) 상면에 탄화용 노(18)와 연통되게 일단이 분리 결합가능하게 연결되어 폐타이어 또는 폐합성수지가 탄화시 발생되는 배출가스와 함께 유증기를 배출가능하게 구비되는 배출관(19)과, 상기 배출관(19)의 타단에 일단이 분리 결합가능하게 연결되고, 타단은 바닥내화벽돌(15) 상면에 안착되어 유증기와 함께 배출된 배출가스를 연소시킬 수 있도록 구비되는 배출가스버너부(20)로 구성된 탄화장치(10)의 하우징(13) 외주면 상부에 형성된 관통홀을 일단이 수용하여 용접에 의해 고정가능하게 구비되는 배출덕트(110)와, 상기 배출덕트(110)의 타단에 일단이 고정 연결되어 공간부(135)가 형성되게 이중관 구조로 형성되되, 외주면 하부와 상부에는 열교환용냉각수의 유입구 및 유출구가 형성되어 구비되는 열교환용연결관(130)과, 상기 열교환용연결관(130)의 내주면 하부로부터 상부측으로 서로에 대하여 이격 및 다른 방향으로 고정되는 것에 의해 각각의 일단과 타단은 상기 공간부(135)와 연통되게 구비되는 다수의 열교환용연통관(150)으로 이루어진다.

여기서, 상기한 열교환용연결관(130)은 배출덕트(110)의 출구측에 일단이 용접에 의해 고정되고 내부에는 다수의 열교환용연통관(150)의 일단과 타단이 외주면과 연통되게 설치시킬 수 있도록 중공의 관으로 구비되는 열교환용연결내통(131)과, 상기 열교환용연결내통(131) 보다 더 큰 직경으로 형성됨에 따른 열교환용연결내통(131)을 내측으로 수용하여 양단에 플랜지부(133a,133b)를 매개로 누수방지가능하게 용접에 의해 고정되는 것에 의해 열교환용연결내통의 외주면과의 사이에 공간부(135)가 형성되게 구비되는 열교환용연결외통(133)으로 구성된다.

또한, 상기한 다수의 열교환용연통관(150)은 짧은 거리에서 많은 열교환이 이루어지도록 타단은 상방향으로 5°~ 15°의 각도로 경서지게 구비된다.

이하에서, 상기한 탄화장치(10)에 대하여 좀더 설명하면 다음과 같다.

상기한 탄화장치의 배출관(19) 상에는 배출되는 유증기를 냉각시켜 유증기에 포함된 유류를 배출가스와 분리시켜 배출가스만이 배출가스버너부(20)측으로 공급가능하도록 유류분리용냉각기(21)가 더 구비된다.

또한, 상기한 배출가스버너부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 일단이 배출관(19)의 타단과 분리 결합가능하도록 측벽내화벽돌(14)과 하우징(13)을 관통하여 외부에 노출되게 구비되는 배출가스버너연결부와, 상기 배출가스버너연결부의 타단으로부터 연장되어 바닥내화벽돌(15) 상면 테두리에 안착됨에 따른 폐타이어 또는 폐합성수지가 탄화용 노(18) 내부에서 탄화될 때 유증기와 함께 배출되는 배출가스를 연소가능하도록 외주면에는 다수의 배출가스분사홀이 천공되어 구비되는 링 형상으로 구비되는 배출가스버너로 구성된다.

그리고, 상기한 바닥내화벽돌(15) 상면 중앙부에 안착됨에 따른 탄화 완료되어 탄화용로수용부(16)로부터 호이스트를 통하여 인출된 탄화용 노(18)로부터 배출되는 잔류유증기와 함께 배출되는 잔류배출가스를 연소시킬 수 있도록 배출가스버너부(12)의 배출가스버너연결부 일측에 일단이 하우징(13)의 외주면으로부터 노출되게 구비되는 잔류배출가스버너연결부와, 상기 잔류배출가스버너연결부의 타단으로 연장되어 외주면에는 다수의 잔류배출가스분사홀이 천공되어 구비되는 링 형상의 잔류배출가스버너로 구성된 잔류배출가스버너부를 더 구비할 수도 있다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 탄화장치의 폐열 열교환장치(100)가 설치된 탄화장치(10)를 통하여 폐열을 열교환시키고자 할 경우에는, 첨부된 도면 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 탄화용 노(18)에 폐타이어를 투입시킨 후 버너부(12)를 통하여 연료를 연소시키는 것에 의해 연소열은 격판과 바닥내화벽돌에 형성된 다수의 홀을 통하여 탄화용로수용부(16)의 저면 중앙부와 측부측으로 균일하게 공급된다.

상기와 같이 연소열이 균일하게 탄화용로수용부(16)측으로 공급됨에 따른 탄화뇽 노(18)에 투입된 폐타이어는 탄화하게 된다.

이때, 상기 탄화용로수용부(16)를 가열시킨 열은 배출홀과 관통홀을 통하여 배출덕트(110)측으로 배출된다.

상기 배출덕트(110)측으로 배출되는 열은 열교환용연결관(130)의 열교환용연결내통(131)을 통하여 대기중으로 배출된다.

이때, 상기 열교환용연결관(130)의 열교환용연결내통(131)을 통하여 대기중으로 배출되는 열에 의해 열교환용냉각수가 유입구와 7°각도로 경사지게 설치된 다수의 열교환용연통관(150)을 통과하는 중에 열교환되어 유출구를 통하여 배출된다.

따라서, 고온의 폐열을 직접적으로 대기중으로 배출시키지 않고 열교환시켜 온도를 낮춰 대기중으로 배출시키므로 지구온난화에 악영향이 미치는 것을 예방할 수 있고 열교환된 열교환 수를 난방이나 비닐하우스 등에 사용할 수 있어 에너지를절약할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 ; 탄화장치 11 ; 격판
12 ; 버너부 13 ; 하우징
14 ; 측벽내화벽돌 15 ; 바닥내화벽돌
16 ; 탄화용로수용부 17 ; 덮개부
18 ; 탄화용 노 19 ; 배출관
100 ; 탄화장치의 폐열 열교환장치 110 ; 배출덕트
130 ; 열교환용연결관 150 ; 열교환용연통관

Claims (3)

1. 다수의 홀이 형성된 격판(11)에 의해 내부가 상하로 이분할되고, 하부는 버너부(12)에 의해 연료가 연소가능하도록 연소실(13a)이 형성되고, 상부는 수용부(13b)가 형성되며, 상기 수용부(13b)의 상부는 개구됨과 아울러 외주면 상부에는 내부와 연통된 관통홀(도면부호 생략)이 천공되어 구비되는 하우징(13)과, 상기 하우징(13)의 수용부(13b) 내주면에 구비되되, 상부는 상기 하우징(13)의 관통홀과 연통된 배출홀(도면부호 생략)이 형성된 측벽내화벽돌(14) 및 상기 격판(11) 상면에 형성된 다수의 홀과 연통되게 다수의 홀이 천공되어 구비되는 바닥내화벽돌(15)과, 상기 측벽내화벽돌(13) 내주면과 근접되게 외주면이 근접되게 하우징(13)의 수용부(13b) 내측으로 수용가능하게 형성되되, 상부는 개구되고 내부는 공간부가 형성되어 구비되는 탄화용로수용부(16)와, 상기 탄화용로수용부(16)에 내설되어 내부로 폐타이어 또는 폐합성수지를 수용가능하게 형성되며, 상부는 덮개부(17)를 통하여 개폐가능하게 구비되는 탄화용 노(18)로 구성된 탄화장치(10)의 폐열 열교환장치에 있어서,
   상기 하우징(13) 외주면 상부에 형성된 관통홀을 일단이 수용하여 고정가능하게 구비되는 배출덕트(110)와;
   상기 배출덕트(110)의 타단에 일단이 고정 연결되어 공간부(135)가 형성되게 이중관 구조로 형성되되, 외주면 하부와 상부에는 열교환용냉각수의 유입구 및 유출구가 형성되어 구비되는 열교환용연결관(130)과;
   상기 열교환용연결관(130)의 내주면 하부로부터 상부측으로 서로에 대하여 이격 및 다른 방향으로 고정되는 것에 의해 각각의 일단과 타단은 상기 공간부(135)와 연통되게 구비되는 다수의 열교환용연통관(150)을
   포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 탄화장치의 폐열 열교환장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 열교환용연결관(130)은 배출덕트(110)의 출구측에 일단이 고정되고 내부에는 다수의 열교환용연통관(150)의 일단과 타단이 외주면과 연통되게 설치시킬 수 있도록 중공의 관으로 구비되는 열교환용연결내통(131)과, 상기 열교환용연결내통(131) 보다 더 큰 직경으로 형성됨에 따른 열교환용연결내통(131)을 내측으로 수용하여 양단에 플랜지부(133a,133b)를 매개로 누수방지가능하게 고정되는 것에 의해 열교환용연결내통의 외주면과의 사이에 공간부(135)가 형성되게 구비되는 열교환용연결외통(133)으로 구성된 것을 특징으로 하는 탄화장치의 폐열 열교환장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 다수의 열교환용연통관(150)은 짧은 거리에서 많은 열교환이 이루어지도록 타단은 상방향으로 5°~ 15°의 각도로 경서지게 구비된 것을 특징으로 하는 탄화장치의 폐열 열교환장치.

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