KR20170044094A - 폐기물 처리 장치 - Google Patents

폐기물 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20170044094A
KR20170044094A KR1020177003004A KR20177003004A KR20170044094A KR 20170044094 A KR20170044094 A KR 20170044094A KR 1020177003004 A KR1020177003004 A KR 1020177003004A KR 20177003004 A KR20177003004 A KR 20177003004A KR 20170044094 A KR20170044094 A KR 20170044094A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heating chamber
agitator
rotary kiln
pyrolysis
gas
Prior art date
Application number
KR1020177003004A
Other languages
English (en)
Inventor
데이비드 존 파킨슨
Original Assignee
디피에스 브리스톨 (홀딩스) 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 디피에스 브리스톨 (홀딩스) 리미티드 filed Critical 디피에스 브리스톨 (홀딩스) 리미티드
Publication of KR20170044094A publication Critical patent/KR20170044094A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
    • C10B47/28—Other processes
    • C10B47/30—Other processes in rotary ovens or retorts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • F23G5/0273—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage using indirect heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/07—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of solid raw materials consisting of synthetic polymeric materials, e.g. tyres
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/20—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having rotating or oscillating drums
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/12—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of plastics, e.g. rubber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/14—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined with means for agitating or moving the charge
    • F27B7/16—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined with means for agitating or moving the charge the means being fixed relatively to the drum, e.g. composite means
    • F27B7/161—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined with means for agitating or moving the charge the means being fixed relatively to the drum, e.g. composite means the means comprising projections jutting out from the wall
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/58—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels combined with pre-distillation of the fuel
    • C10J3/60—Processes
    • C10J3/64—Processes with decomposition of the distillation products
    • C10J3/66—Processes with decomposition of the distillation products by introducing them into the gasification zone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/30—Pyrolysing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/40—Gasification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2203/00—Furnace arrangements
    • F23G2203/20—Rotary drum furnace
    • F23G2203/208—Rotary drum furnace with interior agitating members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/28—Plastics or rubber like materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)

Abstract

공급 원료 물질을 열분해하기 위한 열분해기(300)가 개시되고, 이는 그 안에 수용되는 공급 원료 물질을 열분해 하기 위한 회전식 화로(302); 회전식 화로(302)를 둘러싸고 그것들 사이에 고온 가스를 위한 히팅 챔버(404)를 정의하는 히팅 용기(400); 및 고온 가스를 교반하기 위한 히팅 챔버(404) 내부에 배치되고 이는 회전식 화로와 함께 회전 가능한 교반기(310)를 포함한다.

Description

폐기물 처리 장치{WASTE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 폐기물 처리 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 회전식 화로(rotary kiln)를 둘러싸는 히팅 챔버(heating chamber) 및 회전식 화로와 함께 회전 가능한 교반기(agitator)를 가지는 열분해기(pyrolyser)에 관한 것이고; 폐기물 처리 장치는 산화 챔버(oxidation chamber)를 가지는 산화기(oxidiser) 및 산화 챔버 내에 증착되는 미립자 물질을 제거하기 위한 청소 메커니즘을 포함한다.
별도의 열분해 및 가스화 유닛(separate pyrolysis and gasification units)을 포함하는 모듈형 폐기물 처리 장치에서 열분해와 가스화(gasification)에 의해 폐기물을 처리하는 것은 알려져있다. 열분해는 열로 만(heat alone)의 작용(action) 하에서(즉, 산소의 부재에서) 재료(matter)의 열적인 분해(thermal decomposition)이다. 열분해 동안, 열분해 공급 원료(pyrolysis feedstock; 예를 들어 사람 또는 소비자 폐기물과 같은)는 가연성 열분해 가스와 열분해 숯(pyrolysis char)을 형성하도록 분해된다.
가스화는 가연성 합성 가스(combustible syngas)를 생성하는 증기 및/또는 산소와, 예를 들어 열분해 숯과 같은, 탄소 물질(carbonaceous matter)의 발열의 반응(exothermic reaction)이다. 합성 가스는 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소를 포함할 수 있다.
생성된 열분해 가스 및 합성 가스는 열분해 처리를 유지하는 열 에너지(thermal energy)를 제공하도록 연소될 수 있고, 임의의 남은 열 에너지는 (예를 들어 발전기를 사용하여 전기로) 변환될 수 있거나 현장에서 사용될 수 있다.
다만, 열분해, 가스화 및 연소를 개별적으로 수행하기 위한 알려진 폐기물 처리 장치는 많은 문제를 안고 있다.
특히, 재(ash)와 같은 미립자 물질은 이전에 고려된 폐기물 처리 장치에서 문제를 야기하는 것으로 알려져있다. 열분해를 위한 히팅 챔버 내의 산화기의 하류(downstream) 및 산화기의 내의 미립자의 침착(build-up) 및 증착(deposition)은 폐기물 처리 장치의 성능을 감소시킬 수 있고 미립자 물질을 제거하도록 장치의 빈번한 유지(maintenance)와 정지-시간(down-time)을 초래할 수 있다. 예를 들어, 히팅 챔버 내부의 열분해 튜브(pyrolysis tube) 상에 미립자 물질의 증착은 열분해 챔버 내에 수용되는 공급 원료 물질과 히팅 챔버 내의 고온 가스 사이에서 비효율적인(inefficient) 열 전달(heat transfer)을 초래할 수 있다.
열분해를 위한 히팅 챔버 내의 하류 및 산화기에 작용하는 미립자 물질은 가스화기(gasifier)와 열분해기 내에서 처리되는 공급 원료 물질로부터 생긴다. 특히, 미립자 물질은 가스화기 또는 열분해기 내에 대량의(bulk) 공급 원료 물질로부터 분리될 수 있고, 열분해기 및/또는 가스화기로부터 가연성 가스의 흐름에 동반될 수 있다.
따라서 개선된 폐기물 처리 장치를 제공하는 것은 바람직하다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 공급 원료 물질을 열분해 하기 위한 열분해기는 제공되고, 이는 그 내부에 수용되는 공급 원료 물질을 열분해 하기 위한 회전식 화로; 회전식 화로를 둘러싸고 그 사이에 고온 가스를 위한 히팅 챔버를 정의하는 히팅 용기; 및 고온 가스를 교반하기 위하여 히팅 챔버 내부에 배치되고 이는 회전식 화로와 함께 회전 가능한 교반기;를 포함한다.
따라서, 교반기는 회전식 화로 상에 증착하는 것으로부터 고온 가스 내에 동반되는 미립자 물질들을 억제(inhibits)한다. 회전식 화로는 히팅 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 히팅 용기는 길(elongate) 수 있고 회전식 화로도 길 수 있다.
교반기는 회전식 화로에 대하여 고정될 수 있다. 교반기는 회전식 화로의 외부 표면에 장착될 수 있다. 교반기는 회전식 화로와 함께 인체로 형성되고나 회전식 화로에 부착될 수 있다. 교반기는 회전식 화로의 길이를 따라서 연장할 수 있다. 교반기는 히팅 챔버 내부에 배치되는 회전식 화로의 일부(portion)와 실질적으로 동시 공간에(coextensive) 있을 수 있다.
교반기는 회전식 화로의 외부 표면 위로 가스를 추진시키도록 구성될 수 있다. 회전식 화로의 외부 표면 위로 추진하는(Propelling; 즉, 가속하는) 가스는 회전식 화로의 외부 표면 상에 증착하는 것으로부터 미립자들을 억제할 수 있다. 교반기는 히팅 챔버를 통해 고온 가스의 평균 속도(mean velocity) 보다 높은 속도로 회전식 화로의 외부 표면 위로 가스를 가속하도록 배열되고, 그에 의해 회전식 화로와 고안 가스 사이에 열 전달의 비율을 개선시킨다.
교반기는 나선형 층(helical flight)과 같은, 층(flight) 형태의 적어도 하나의 교반 요소(agitator element)를 포함한다. 층은 회전식 화로가 회전할 때, 축 성분(axial component)을 가지는 방향, 또는 실질적으로 축 방향(axially)을 따라서 고온 가스를 추진시키도록 배열된다.
교반기는 회전식 화로에 장착되는 평면의 지느러미(planar fin)와 같은, 지느러미(fin)의 형태인 적어도 하나의 교반 요소를 포함할 수 있다. 지느러미는 회전식 화로의 축과 직각을 이룰(normal) 수 있고 화로가 회전할 때 회전식 화로의 실질적으로 접하는(tangential) 방향(즉, 회전 방향, rotational direction)으로 고온 가스를 추진시키도록 배열될 수 있다. 또는, 지느러미는 회전식 화로의 축에 직각을 이루는 편면으로부터 기울어질 수 있고 축 성분을 가지는 방향을 따라서 고언 가스를 추진시키도록 배열될 수 있다.
교반기는 복수 개의 교반 요소들을 포함할 수 있다. 하나 또는 각각의 교반 요소는 회전식 화로 외부 표면 상에 장착될 수 있다.
복수 개의 교반 요소들은 서로로부터 분리될 수 있어서 히팅 챔버 내부의 고온은 교반 요소들 사이를 흐를 수 있다.
교반기는 히팅 챔버의 바닥을 따라서 미립자 물질을 이동시키도록 구성될 수 있다. 즉, 교반기는 히팅 챔버(즉, 바닥)를 정의하는 히팅 용기의 내부 벽의 하부 일부를 따라서 미립자 물질을 이동시키도록 구성될 수 있다. 교반기는 히팅 챔버를 따라서 미립자 물질의 축적(build-up; 즉, 미립자 물질의 축적물(accumulation) 또는 베드(bed)가 가스-발생(gas-borne)이 아니지만, 히팅 챔버의 바닥에 정착됨)을 이동시키도록 구성될 수 있다.
히팅 챔버의 바닥(즉, 히팅 챔버의 하부 일부)은 반-원통형 채널(semi-cylindrical channel)과 같은, 패널의 형태일 수 있다. 교반기는 채널의 미립자 물질 축적을 교반하도록 구성될 수 있다. 교반기는 히팅 챔버의 바닥의 윤곽(profile)에 대응하도록 배열될 수 있다. 교반기는 사용시 교반기와 바닥 사이의 간극이 25cms보다 작거나 15cms보다 작도록 배열될 수 있다.
히팅 용기는 히팅 챔버의 바닥을 통해서 히팅 챔버 내로 개방하는 미립자 배출구를 포함할 수 있고, 교반기는 미립자 배출구 쪽으로 바닥을 따라서 미립자 물질을 이동시키도록 구성될 수 있다. 미립자 배출구는 회전식 드럼 에어록(rotary drum airlock)과 같은, 에어록(airlock), 회전식 씰(rotary seal) 또는 더블 플랩 밸브(double flap valve)를 포함할 수 있다. 미립자 배출물(output)을 통해 배출되는(discharged) 미립자는 폐기물 처리 장치가 WID(Waste Incineration Directive- EC Directive 2000/76/EC 및/또는 그 다음 지시(subsequent revisions)) 및/또는 WAC 규정(EC decision 2003/33/EC)에 따라서 폐기물을 처리하는 지를 결정하기 위해 분석될 수 있다.
히팅 챔버는 실질적으로 원통형일 수 있다. 히팅 챔버의 적어도 하부 일부는 실질적으로 원통형일 수 있다. 회전식 화로(교반기를 포함하지 않는)의 외부 표면은 실질적으로 원통형일 수 있다. 본원에서 히팅 챔버의 참조는 히팅 용기에 의해 한정되는 내부 공간에 관한 것이다.
또한, 폐기물 처리 장치는 제공되고, 이는 고온 가스를 생산하는 가연성 가스를 연소시키기 위한 산화기; 및 산화기로부터 고온 가스를 수용하는 이전의 어떠한 청구항을 따르는 열분해기;를 포함한다.
폐기물 처리 장치는 열분해기 내로 폐기물 물질을 이동시키기 위한 공급 어셈블리(feed assembly)를 더 포함한다. 열분해기는 열분해 가스의 형태인 가연성 가스를 생성하도록 구성될 수 있다.폐기물 처리 장치는 합성 가스의 형태인 가연성 가스를 생성하는 열분해기로부터 열분해 숯을 가스화하기 위한 가스화기를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 공급 원료 물질은 폴리우레탄(polyurethane) 또는 폴리스티렌(polystyrene)과 같은, 플라스틱 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 열분해기는 탄화수소(hydrocarbons)로부터 연료(fuel)를 회수할 수 있기 때문에 플라스틱과 함께 이용하기에 적합하다.
본 명세서의 상세한 설명과 청구범위 전체에서, 단어"포함"과 "수용" 및 그 단어의 변형, 예를 들어 "포함하는" 및 포함하다"는 "포함하지만 그에 한정되지 않음"을 의미하고, 다른 구성요소들, 정수들(integers) 또는 단계들을 배제하지는 않는다. 또한, 단수는 문맥 상 달리 요구되지 않는 한 복수를 포함하고 : 특히 불명확한 관사가 이용되지 않는, 본 명세서는 문맥상 달리 요구되지 않는 한, 복수형뿐만 아니라 단수형을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 각각의 양태의 바람직한 특징들은 다른 임의의 양태들과의 연결하여 기술된 바와 같을 수 있다. 본 발명의 다른 특징들은 다음의 예시들로부터 명백해질 것이다. 일반적으로 말하는 본 발명은 이러한 상세한 설명(첨부한 임의의 청구범위 및 도면들을 포함하는)에 개시된 특징들 중 어떠한 새로운 것, 또는, 어떠한 새로운 조합으로 확장된다. 따라서, 본 발명의 특정한 양태, 실시예 또는 예시와 연결하여 기술되는 특징들, 정수들 또는 성질들은 그것들과 양립할 수 없다면 본원에서 개시된 임의의 다른 양태, 실시예 또는 예시에 적용 가능한 것으로 이해 되어야 한다. 또한, 달리 언급되지 않는 한 본원에서 개시된 임의의 특징은 동일하거나 유사한 목적을 제공하는 대안적인 특징에 의해 대체될 수 있다.
상한과 하한(upper and lower limits)이 속성(property)을 위해 인용되는 경우, 임의의 하한과 임의의 상한의 조합에 의해 정의되는 값들의 범위는 또한 암시될 수 있다.
본 명세서에 개시되어 있음.
본 발명의 다음의 도면들을 참조하여 이제 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물 처리 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1의 폐기물 처리 장치를 위한 열분해기를 도시한다.
도 1은 공급 어셈블리(feed assembly; 200), 회전식 화로 또는 회전식 열분해 튜브(rotary pyrolysis tube; 302)와 히팅 용기(400)을 포함하는 열분해기(300), 가스화기(500) 및 산화기(600)를 포함하는 폐기물 처리 장치(100)를 도시한다.
사용 시, 폐기물은 공급 어셈블리(200) 내에 수용되고 열분해 숯 및 열분해 가스를 형성하도록 열의 작용(action of heat) 하에서 분해되는 열분해기(300)의 회전식 열분해 튜브(302) 내로 전달된다. 회전식 열분해 튜브(302)는 히팅 용기(400)의 히팅 챔버(404) 내에 배치되고, 열은 히팅 챔버(404) 내부에 수용된 고온 가스로부터 회전식 열분해 튜브(302)로 전달된다. 열분해 숯 및 열분해 가스는 가스화기(500)에 들어가도록 회전식 열분해 튜브(302)를 빠져 나가고, 여기서 열분해 숯은 합성 가스와 재를 생성는 스팀 및/또는 산소의 도입(introduction)에 의해 가스화된다. 열분해 가스와 합성 가스는 가스가 고온 가스를 생성하도록 연소되는, 산화기(600)로 가스화기(500)에서부터 함께 흐른다. 고온 가스는 회전식 열분해 튜브(302)를 가열시키는 히팅 용기(400)의 히팅 챔버(404)를 다시 향해진다. 그러면, 고온 가스는 히팅 챔버(404)로부터 전력 발전을 위한 스팀 터빈(steam turbine)과 같은, 별도의 열 회수 유닛(separate heat recovery unit)으로 향해진다.
가스화기에서 형성되고 히팅 챔버와 산화기에서 수집되는 재는 다수의 재 덕트들(ash ducts; 702, 704)에 의해 재 수집 유닛(ash collection unit)의 재의 통(ash bin; 미도시된) 내로 수집된다. 히팅 용기(400)로부터의 재 덕트(704)는 히팅 챔버(400)로부터 재의 방출(release)을 제어하는 더블 플랩 밸브를 포함한다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 열분해기(300)는 회전식 열분해 튜브(302)를 수용하는 내부 히팅 챔버(404)를 정의하는 내화-안감 챔버 벽(refractory-lined chamber wall; 402)을 포함하는 정적인 히팅 용기(static heating vessel; 400)를 포함한다. 내부 히팅 챔버(404)는 일반적으로 원통형이고 회전식 열분해 튜브(302) 원통형 외부 표면의 직경의 대략 두 배이다.
히팅 챔버(404)는 열 회수 시스템(미 도시된)으로 고온을 배출시키기 위한 배출구(outlet; 408)와 산화기(600)로부터 고온 가스를 수용하기 위원 유입구(406)를 가진다. 유입구(406)는 열분해 튜브(302)의 유입구 단부쪽 챔버 벽(402)의 하부 일부에 형성되고, 배출구(408)는 열분해 튜브(302)의 배출구 단부쪽 챔버 벽(402)의 상부 일부에 형성된다. 재 배출구(410)는 내부 히팅 챔버(404) 내에 축적될 수 있는 미립자 물질을 수집하기 위한 열분해 튜브(302)의 배출구 단부 쪽에 챔버 벽의 하부 일부에서 형성된다.
또한, 정적인 히팅 용기(400)는 히팅 챔버(404)의 외측에 및 그것의 양쪽 단부들에서 회전식 열분해 튜브들(302)을 지지하도록 배열되는 베어링 어셈블리(미 도시된), 및 회전하는 회전식 열분해 튜브(302)를 야기하기 위한 구동 장비(drive equipment; 412)를 포함한다.
회전식 열분해 튜브(302)는 히팅 챔버(400)를 통해 연장하는 공급 어셈블리의 공급 덕트(206)와 실질적으로 같은 직경의 스테인리스 스틸 튜브(stainless steel tube)를 포함한다. 열분해 튜브(302)는 가스화기(500) 근처에 배출구 단부와 공급 어셈블리(200) 근처에 유입구 단부를 가진다. 유입구 회전식 씰(inlet rotary seal; 도 1)은 공급 어셈블리(200)와 열분해 튜브(302)의 유입구 담부 사이 및 정적인 하우징 챔버(static housing chamber 400)와 열분해 튜브의 유입구 단부 사이에서 씰(seal)을 형성한다.
또한, 배출구 회전식 씰(outlet rotary seal; 도 1)은 열분해 튜브(302)의 배출구 단부와 히팅 챔버(400) 사이 및 가스화기(500)와 열분해 튜브의 배출구 단부 사이에서 씰을 형성한다.
열분해 튜브(302)에는 일련의 내부의 층들(308; external flights)과 일련의 외부의 층들(external flights; 310)의 형태인 가스 교반기(310)가 제공된다.
내부 층들(308)은 열분해 튜브(302)의 내부 원형 벽에 장착되고 열분해 튜브(302) 내에 수용되는 폐기물을 분쇄하도록 제공되며 열분해 튜브의 길이를 따라서 폐기물을 이동시킨다. 내부 층들(308)은 연속하는 나선으로 형성되도록 함께 결합되는 많은 수의 나선형 구역(helical sections)을 포함한다. 다른 실시예에서 열분해 튜브(302)에는 열분해 동안 폐기물의 분쇄를 돕기 위한 층들(즉 분리된 평면 돌출부)뿐만 아니라 평면 패들(planar paddles)이 제공될 수 있다.
가스 교반기(310)는 열분해 튜브(302)의 외부 표면 상에 장착된다. 이러한 실시예에서, 가스 교반기(310)는 열분해 튜브(302)의 외부 표면 위에서 고온 가스를 가속화하도록 구성된 연속하는 나선의 형태인 외부 층들을 포함한다. 다른 실시예에서 가스 교반 요소들(예를 들어 복수 개의 외부 층들과 같은)은 비-연속적일 수 있어서, 가스는 요소들 사이에서 회전식 열분해 튜브(302)의 외부 표면 위로 흐를 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 가스 교반기(310)는 회전식 열분해 튜브(302)를 따라서 축방향 및/또는 접선 방향(즉, 회전식 열분해 튜브의 회전 축에 대하여 원주 방향인)으로 가속하도록, 나선형 층들에 추가적으로 또는 대안적으로, 회전식 열분해 튜브(302)의 외부 표면 상에 제공되는 지느러미 또는 패들들을 포함한다.
외부 층들(310)은 내화-안감 챔버 벽(402)쪽으로 연장하여서 이용 시에, 층들(310)은 히팅 챔버의 바닥(404; 즉 히팅 챔버(404)의 하부 일부의 내부 표면) 상에 정착된 미립자들의 어떠한 축적과도 맞물린(engage)다. 내부 층들(310)이 나선형이기 때문에, 그것들은 재 배출구(410)쪽으로 내부 챔버를 따라서 미립자 물질을 구동하도록 구성되어서, 그것들은 히팅 챔버(404)로부터 제거될 수 있다. 다른 실시예들에서, 회전식 열분해 튜브(302)의 외부 표면 상에 제공되고 회전식 열분해 튜브(302)의 회전 축(rotational axis)에 수직하는 평면에 대하여 각진(angled) 평면 지느러미들은 재 배출구 방향으로 미립자 물질을 이동시키는 것의 동일한 효과를 가질 수 있다.
이용 시, 폐기물 물질은 공급 어셈블리(200)의 공급 덕트(206)으로부터 열분해 튜브(302)의 유입구 단부 내에 수용된다. 열분해 튜브(302)가 회전함에 따라, 열은 외부 층들(310)과 열분해 튜브(302)의 외부 표면을 통해 히팅 챔버(404) 내에 수용되는 고온 가스로부터 열분해 튜브(302)로 전달된다. 이러한 열은 내부 층들(308)과 튜브의 내부 표면을 통해 튜브의 내부에서 회전하는 열분해 튜브(302)로부터 폐기물로 전달된다. 내부 층들의 회전은 폐기물을 연속적으로 승강시키고 분쇄하도록 그것을 허용함으로써 분쇄하는 폐기물 물질을 야기한다. 또한, 내부 층들(308)의 나선 모양은 튜브(302)의 배출구 단부로 유입구 단부로부터 열분해 튜브를 통해서 점차 이동하는 폐기물을 야기한다.
열분해 동안 폐기물 물질을 분쇄하는 것은 열분해 튜브 내로 노출되는 폐기물의 표면 영역을 증가시키고 따라서 열분해 튜브로부터 폐기물로 효과적인 열전달을 위해 허용된다. 특히, 폐기물 물질을 분쇄하는 것은 열분해 튜브 내부에서 폐기물의 체류시간(residence time)을 줄이도록, 및/또는 이전에 고려된 디자인과 비교하여 히팅 챔버의 온도를 줄이도록 허용될 수 있다.
회전식 열분해 튜브(302)가 회전함에 따라, 가스 교반기(310)는 산화기(600)로부터 히팅 용기(400)의 히팅 챔버(404) 내에 수용되는 고온 가스를 통해 이동한다. 가스 교반기(310)의 회전은 회전식 열분해 튜브(302)의 표면 근처에서 고온 가스 유동의 회전 성분(rotational component)을 적어도 국부적으로 가속시켜서 유동은 히팅 챔버(404) 내부에서 소용돌이 성분(whirl component)을 가지며, 고온 가스 내의 동반되는 미립자 물질이 회전식 열분해 튜브(302)의 표면 상에 증착되는 것을 억제한다. 가스 교반기(310)는 미립자 물질의 증착을 억제하도록 유동으로 에너지를 부여한다. 가스 교반기(310)는 고온 가스 유동의 회전 속도를 증가시킬 수 있어서, 5m/s 이상의 접선 속도(tangential velocity)를 가질 수 있다.
또한, 가스 교반기(310)는 유동 내로 소용돌이 성분을 도입함으로써 고온 가스의 유동 관로(flow path)의 효과적인 길이를 증가시키는 역할을 한다. 이는 효과적인 열 전달을 위하여 회전식 열분해 튜브(302) 위로 국부 가스 유동을 증가의 복합 효과를 가지고, 히팅 챔버(404) 내의 고온 가스의 혼합을 증진한다. 히팅 챔버(404) 내의 가스를 혼합하는 것은 균질 유동 상태(homogeneous flow conditions)를 보장하고 회전식 열분해 튜브와 접촉하는(coming into contact) 것 없이 히팅 챔버(404)를 효과적으로 직선으로 통과하는 것으로부터 유동의 일부들을 방지하기 때문에 효율적인 열 전달을 초래한다. 대조적으로, 가스 교반기(302)의 부재에서 고온 가스 유동은 그것과의 열 전달을 위한 회전식 열전달 튜브(302)와 접촉하는 유동의 작은 환형 일부만을 가지고, 실질적으로 축 방향으로 히팅 챔버를 통과할 수 있다.
히팅 챔버(404) 내에 수용되는 고온 가스는 폐기물 처리 장치(100)의 상류 부분(upstream part)으로부터, 예를 들어 재와 같은, 미립자를 끌고 갈 수 있다. 예를 들어, 미립자는 생성된 폐기물 물질, 열분해 숯, 가스화기(500)에서 발생된 재, 또는 산화기(600)에서 연소된 임의의 위에서 설명된 것으로부터 생길(originate) 수 있다. 가스 교반기(310)는 고온 가스 내로 이를 가속시키도록 추가적인 에너지를 국부적으로 부여하고, 이는 회전식 열분해 튜브(302)의 외부 표면 상에 증착하는 것으로부터 동반되는 미립자들을 방지한다. 따라서, 가스 교반기(310)는 고온 가스와 열분해 튜브(및 그곳에 수용된 폐기물) 사이에서 열 전달 효과를 감소시키는 열분해 튜브(310) 상에 미립자의 축적을 방지한다.
또한, 회전식 열분해 튜브(302)의 외부 표면 상에 가스 교반기(310)의 제공은 열 전달을 위한 열분해 튜브(302)의 효율적인 표면 영역을 증가시킬 수 있다. 도한, 가스 교반기는 열분해 튜브(302) 내에 수용되는 폐기물 및 히팅 챔버(404) 내의 고온 가스 사이에 더욱 효과적인 열 전달을 초래할 수 있다.
100 : 폐기물 처리 장치
200 : 공급 어셈블리
206 : 공급 덕트
300 : 열분해기
302 : 회전식 열분해 튜브
308 : 층
310 : 교반기
400 : 히팅 용기
402 : 챔버 벽
404 : 히팅 챔버
406 : 유입구
408 : 배출구
410 : 재 배출구
412 : 구동 장비
500 : 가스화기
600 : 산화기
702 : 재 덕트
704 : 재 덕트

Claims (13)

  1. 내부에 수용된 공급 원료 물질을 열분해하는 회전식 화로;
    상기 회전식 화로를 둘러싸고 그 사이에 고온 가스를 위한 히팅 챔버를 정의하는 히팅 용기; 및
    고온 가스를 교반하기 위한 상기 히팅 챔버 내부에 배치되고 상기 회전식 화로와 함께 회전 가능한 교반기;
    를 포함하는 공급 원료 물질을 열분해하는, 열분해기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 교반기는 상기 회전식 화로에 대해 고정된, 열분해기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 교반기는 상기 회전식 화로의 외부 표면에 장착되는, 열분해기.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교반기는 상기 회전식 화로의 상기 외부 표면 위로 가스를 추진시키도록 구성되는, 열분해기.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교반기는 층 형태인 적어도 하나의 교반 요소를 포함하는, 열분해기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 교반기는 지느러미의 형태인 적어도 하나의 교반 요소를 포함하는, 열분해기.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
    교반 요소들은 복수 개이고, 상기 복수 개의 교반 요소들은 다른 하나로부터 분리되어서 상기 히팅 챔버 내부의 고온 가스는 상기 교반 요소들 사이에서 흐를 수 있는, 열분해기.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교반기는 상기 히팅 챔버의 바닥을 따라서 미립자 물질을 이동시키도록 구성되는, 열분해기.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 히팅 용기는 상기 히팅 챔버의 상기 바닥을 통해 상기 히팅 챔버 내로 개방하는 미립자 배출구를 포함하고, 상기 교반기는 상기 미립자 배출구 방향으로 상기 바닥을 다라서 미립자 물질을 이동시키도록 구성되는, 열분해기.
  10. 제 1항 내지 제 9항에 있어서,
    상기 히팅 챔버는 실질적으로 원통형인, 열분해기.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급 원료 물질은 폴리우레탄 또는 폴리스티렌과 같은 플라스틱 물질인, 열분해기.
  12. 고온 가스를 생성하도록 가연성 가스를 연소시키기 위한 산화기; 및
    상기 산화기를 수용하도록 배열되는 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 따른 열분해기;
    를 포함하는, 폐기물 처리 장치.
  13. 실질적으로 도면을 참조하여 본 원에서 기술된 바와 같은 열분해기 또는 폐기물 처리 장치.
KR1020177003004A 2014-07-03 2015-07-02 폐기물 처리 장치 KR20170044094A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1411920.0 2014-07-03
GBGB1411920.0A GB201411920D0 (en) 2014-07-03 2014-07-03 Waste processing apparatus
PCT/GB2015/051939 WO2016001678A1 (en) 2014-07-03 2015-07-02 Waste processing apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170044094A true KR20170044094A (ko) 2017-04-24

Family

ID=51410618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177003004A KR20170044094A (ko) 2014-07-03 2015-07-02 폐기물 처리 장치

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20170159931A1 (ko)
EP (1) EP3164640A1 (ko)
KR (1) KR20170044094A (ko)
CN (1) CN107075382A (ko)
AU (1) AU2015282416A1 (ko)
BR (1) BR112017000105A2 (ko)
CA (1) CA2954123A1 (ko)
GB (2) GB201411920D0 (ko)
MX (1) MX2017000112A (ko)
SG (1) SG11201700012PA (ko)
WO (1) WO2016001678A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2527829A (en) * 2014-07-03 2016-01-06 Dps Bristol Holdings Ltd A gasifier
CN106016272B (zh) * 2016-05-23 2017-12-15 赵旭荣 热解回转窑固体生成物粉末化及收集排放机构
WO2018044251A1 (en) * 2016-08-29 2018-03-08 Strizhak Sergii Yu Method of conversion of municipal solid waste and other carbon-containing feedstock with high content of tars into synthesis gas and the equipment used in this method
WO2018044252A1 (en) * 2016-09-05 2018-03-08 Stryzhak Sergii Method of conversion of municipal solid and other carbon-containing waste into synthesis gas and the equipment based on this method
CN107120656B (zh) * 2017-05-09 2020-12-22 无锡爱普特设备科技有限公司 一种间接热裂解及灰渣燃烧熔融炉及其处理方法
JP6954526B2 (ja) * 2017-05-31 2021-10-27 日立造船株式会社 炭化装置
CN107129815A (zh) * 2017-06-27 2017-09-05 农业部规划设计研究院 回转热解炉多室旋流梯级高效换热系统
BR112020004002B1 (pt) * 2017-08-30 2021-03-16 Circular Resources (Ip) Pte Limited método de processamento de resíduos
CN107741017B (zh) * 2017-11-17 2020-05-19 华南理工大学 一种高效低污染的农村垃圾热解方法及其装置
CN114008386B (zh) * 2019-03-26 2022-08-30 菲尼克斯生态Ip有限公司 用于热塑性废料的蒸发的回转窑

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4870911A (en) * 1988-08-05 1989-10-03 Westinghouse Electric Corp. Apparatus for waste disposal and method
US5662052A (en) * 1995-11-13 1997-09-02 United States Department Of Energy Method and system including a double rotary kiln pyrolysis or gasification of waste material
JPH11189773A (ja) * 1997-12-26 1999-07-13 Shinei Seisakusho:Kk 廃棄物の炭化処理装置
JP3435568B2 (ja) * 2000-08-11 2003-08-11 新キャタピラー三菱株式会社 連続炭化装置および連続炭化方法
JP2006299010A (ja) * 2005-04-18 2006-11-02 Kurimoto Ltd 外熱式ロータリーキルン
GB0808739D0 (en) * 2008-05-14 2008-06-18 Univ Aston Thermal treatment of biomass
MY169929A (en) * 2008-10-20 2019-06-17 Gaia Institute Of Environmental Tech Inc Carbonization apparatus and carbonization method
US20120066974A1 (en) * 2010-09-20 2012-03-22 Red Lion Bio-Energy Technologies Tapered drum pyrolysis
JP2013159778A (ja) * 2012-02-07 2013-08-19 Yoichi Kiyono 炭化装置及び炭化材料
ITMI20121000A1 (it) * 2012-06-08 2013-12-09 Mario Cruccu Procedimento di pirolisi di materiale a matrice organica

Also Published As

Publication number Publication date
CN107075382A (zh) 2017-08-18
AU2015282416A1 (en) 2017-02-16
CA2954123A1 (en) 2016-01-07
GB201511612D0 (en) 2015-08-19
GB201411920D0 (en) 2014-08-20
WO2016001678A1 (en) 2016-01-07
US20170159931A1 (en) 2017-06-08
GB2529053A (en) 2016-02-10
EP3164640A1 (en) 2017-05-10
BR112017000105A2 (pt) 2017-10-31
SG11201700012PA (en) 2017-01-27
MX2017000112A (es) 2017-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20170044094A (ko) 폐기물 처리 장치
CA2299370C (en) Gasification reactor apparatus
EP2318157B1 (en) Reactor for processing municipal and domestic wastes
WO2010148241A1 (en) Rotary retort system
US10047307B2 (en) Hybrid fixed-kinetic bed gasifier for fuel flexible gasification
KR20170046644A (ko) 폐기물 처리 장치 및 폐기물을 공급하는 방법
RU2768809C1 (ru) Мобильный модуль реактора пиролиза для комплексов термической переработки отходов
KR102168069B1 (ko) 열병합 발전이 가능한 소각 시스템
JP2007126625A5 (ko)
JP2006316143A (ja) 粉粒体のガス化装置
JP6212266B2 (ja) 流動層乾燥設備
WO2011034409A1 (en) Reactor for pyrolysis of biomass
WO2014090574A1 (en) Thermal processing system having an auger arrangement and method using it
WO2013088105A1 (en) Thermal processing system
RU207663U1 (ru) Мобильный модуль реактора пиролиза для комплексов термической переработки отходов
EP3265543B1 (en) Pyrolysis or gasification apparatus and method
JPH08325576A (ja) 炭化方法
US10421919B2 (en) Gasifier
JP2005255787A (ja) 廃棄物ガス化方法および廃棄物ガス化装置
US9541285B2 (en) Solid fuel burner-gasifier methods and apparatus
BR102022005707A2 (pt) Processo integrado de pirólise e gaseificação de resíduos e seus derivados e o equipamento para sua realização
EP3802736A1 (en) Apparatus and method for heating waste material to produce hydrocarbon gas and solid char
WO2018117864A1 (en) A gasifier including a rotation apparatus and a grate
TW201102587A (en) Waste to energy combustion system