KR20230035181A

KR20230035181A - 폐기물을 활용한 환경에너지 선순환 시스템

Info

Publication number: KR20230035181A
Application number: KR1020210117749A
Authority: KR
Inventors: 강동엽
Original assignee: 강동엽
Priority date: 2021-09-03
Filing date: 2021-09-03
Publication date: 2023-03-13
Also published as: KR102614257B1

Abstract

본 발명은 폐기물을 활용한 환경에너지 선순환 시스템에 관한 것으로,
음식물쓰레기, 축분, 하수 슬러지, 매립장의 가연성 폐기물 중 적어도 한 가지 이상을 저장소에 일시 저장하는 중에 혼합되도록 하고, 상기의 연료재에 대해 초탄이나 코코피트의 제1 첨가제를 혼합하면서 혼합 연료재를 형성하여 냄새의 발생을 억제하는 동시에 함수율을 조절하도록 한다.
그리고 상기의 혼합 연료재를 기계식으로 1차 파쇄한 후 이물질을 제거하도록 하고, 상기의 파쇄한 혼합 연료재를 수분 탈취 건조기에 투입하여 증기와 열매체유의 흐름에 의한 발생열로 건조한 후 2차 파쇄하도록 하고, 상기의 혼합 연료재에 투입 스크루에 의해 이송되는 제2 첨가제를 혼합하고 성형시에 의해 고형연료를 성형하도록 한다.
또한, 상기의 고형연료를 건조시킨 후 계단식 보일러에 투입하여 연소시키면서 과열 증기를 생산하여 발전기로 보내어 3~5MW 정도의 전기를 발전하도록 함으로써 발전기로부터의 증기를 활용하여 폐기물을 건조하고 계단식 보일러의 회분을 냉각수가 흐르는 스크루 타입의 회분제거기를 통해 외부로 배출시켜 이를 활용하여 경량벽돌. 인공어초를 제조할 수 있도록 구성됨을 특징으로 한다.

Description

폐기물을 활용한 환경에너지 선순환 시스템{omitted}

본 발명은 폐기물을 활용한 환경에너지 선순환 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 음식물쓰레기, 축분, 하수 슬러지, 매립장의 가연성 폐기물 중 적어도 한 가지 이상을 저장소에 일시 저장하는 중에 혼합되도록 하고, 상기의 연료재에 대해 초탄이나 코코피트의 제1 첨가제를 혼합하면서 혼합 연료재를 형성하여 냄새의 발생을 억제하는 동시에 함수율을 조절하도록 하고, 상기의 혼합 연료재를 기계식으로 1차 파쇄한 후 이물질을 제거하도록 하고, 상기의 파쇄한 혼합 연료재를 수분 탈취 건조기에 투입하여 증기와 열매체유의 흐름에 의한 발생열로 건조한 후 2차 파쇄하도록 하고, 상기의 혼합 연료재에 투입 스크루에 의해 이송되는 제2 첨가제를 혼합하고 성형시에 의해 고형연료를 성형하도록 하고, 상기의 고형연료를 건조시킨 후 계단식 보일러에 투입하여 연소시키면서 과열 증기를 생산하여 발전기로 보내어 3~5MW 정도의 전기를 발전하도록 함으로써 발전기로부터의 증기를 활용하여 폐기물을 건조하고 계단식 보일러의 회분을 냉각수가 흐르는 스크루 타입의 회분제거기를 통해 외부로 배출시켜 경량벽돌. 인공어초의 재료로 활용할 수 있도록 한 폐기물을 활용한 환경에너지 선순환 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 식생활 패턴의 서구화로 인해 육류 소비가 증가함에 따라 축산농가의 규모가 기업형으로 변하면서 가축분뇨가 대량으로 발생하고 있고, 식품제조 및 하수처리장 등에서 발생하는 유기성 슬러지도 지속적으로 증가하고 있으며, 바이오가스 공정인 혐기소화 후에도 많은 양의 유기성 슬러지가 발생하고 있다.

한편, 2012년부터 유기성 폐기물의 해양투기가 법으로 금지됨에 따라 전량 육상처리가 불가피한 실정인데, 가축분뇨나 유기성 슬러지는 함수율이 높고 악취가 심해서 취급과 처리가 새로운 사회문제로 부각되고 있다.

소 사육장과 양돈 및 양계농가에서 발생하는 축산분뇨는 대부분 퇴비화 처리하여 퇴비로 활용되고 있는데, 퇴비원료인 가축분뇨 및 유기성 슬러지는 증가하고 있는 반면, 퇴비를 사용할 경작지는 오히려 감소하는 현상이 발생하고 있으며 계절적 요인으로 비수기가 있으므로 수요와 공급의 불균형이 초래되고 있어서, 퇴비화 방법만으로 가축분뇨와 유기성 슬러지 처리가 한계에 직면하게 되었다.

한편, 농촌진흥청의 고시로 공포되어 있는 "비료공정규격 설정 및 지정"을 보면, 가축분뇨 공공처리시설에서 발생하는 슬러지 및 산업활동에서 발생한 슬러지를 원료로 사용한 퇴비는 농작물용으로 사용하는 것을 제한하고 있으므로, 여기서 생산된 퇴비는 농사용 퇴비가 아닌 부숙토 및 녹생토로 사용해야 하지만 사용량에 한계가 있으므로 퇴비화가 아닌 다른 용도로의 사용처를 찾지 않으면 안 될 상황에 처해 있다.

유기성 슬러지를 퇴비가 아닌 다른 용도로 재활용하고자 출현한 기술을 예로 들면, 공개특허 제2005-116299호 "유기성 슬러지 처리공정"는 유기성 슬러지를 소각 처리하고 여기서 발생하는 회분 즉 무기물을 경량골재, 콘크리트 혼화재, 복토 및 성토재 등으로 재활용하는 기술이다. 또, 특허등록 제436396호 "유기성 슬러지의 고형화, 안정화를 통한 자원화 방법 및 이를 위한 장치"는 유기성 슬러지를 구형상의 고형화물로 성형하여 매립지 복토재, 토양개량재, 시멘트 원료 및 연료 등으로 재활용하기 위한 기술이다.

지금까지 축산분뇨 및 유기성 슬러지를 처리하여 이를 재활용하기 위한 많은 기술이 출현했지만, 처리 결과물인 퇴비나 성형한 고형화물을 어떻게 이용할 것인지에 국한되어 있기 때문에 퇴비화 및 고형화 과정에서 발생하는 매우 유용한 유기질과 질소성분을 응축·회수하지 못하고 그대로 허실되게 하여 소중한 자원을 낭비하게 되는 문제가 있다.

또한, 함수율이 80% 이상인 가축분뇨나 슬러지를 이용하여 고형연료를 제조하려면 이들을 건조하는 데 과대한 에너지가 소요된다는 문제점이 있었다.

그리하여 2017년 01월 26일자 특허등록 제10-1703490호(가축분뇨 및 유기성 슬러지의 퇴비화 및 고형연료화 시스템)가 제안되었으며,

이는, 가축분뇨 및 유기성 슬러지를 사용하여 퇴비를 제조하는 설비와 고형연료를 제조하는 설비를 병합시켜 설치한 퇴비화 및 고형연료화 시스템에 있어서,

상기 시스템에서 고형연료화 생산설비는,

가축분뇨 및 유기성 슬러지를 저장 및 공급하는 슬러지 저장조;

톱밥 또는 왕겨를 투입하는 톱밥 호퍼;

상기 슬러지 저장조 및 톱밥 호퍼에서 각각 투입된 재료를 교반하면서 혼합시키는 제1혼합기;

상기 제1혼합기로부터 이송된 재료를 발효시키는 제1발효기;

상기 제1발효기에서 발효된 재료를 건조시키는 건조기;

상기 건조기에서 건조된 재료로 고형연료를 성형하는 성형기;

를 포함하여 구성되고,

상기 시스템에서 퇴비화 생산설비는,

가축분뇨를 저장 및 공급하는 가축분뇨저장조;

톱밥 또는 왕겨를 투입하는 톱밥호퍼;

상기 가축분뇨저장조 및 톱밥호퍼에서 각각 투입된 재료를 교반하면서 혼합시키는 제2혼합기;

상기 제2혼합기로부터 이송된 재료를 발효시키는 제2발효기;

상기 제2발효기에서 발효된 재료를 2차로 발효시키는 부숙조(腐熟槽);

상기 부숙조에서 발효된 퇴비에서 이물질을 제거하고 퇴비를 선별하는 퇴비선별기;

를 포함하여 구성되며,

상기 제1 및 제2 발효기에서 발생한 수증기와 가스를 포집하고 제1 송풍기로 흡입하여 세정응축기로 송풍하고, 세정응축기에서 발생한 열을 응축수배관을 통해 상기 건조기의 바닥을 데워주면서 순환되게 하여 고형연료 재료를 건조시키며, 세정응축기에 흡입되는 수증기 및 가스에 포함된 유기물과 암모니아가스가 용해되어 생성된 액비(液肥)를 부숙조에서 발효되고 있는 퇴비에 살포하도록 구성하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 가축분뇨 및 유기성 슬러지의 퇴비화 및 고형연료화 시스템에 의하여서는 퇴비화 설비와 고형연료 제조 설비를 병합하여 하나의 설비로 구성하므로 가축분뇨 및 유기성 슬러지의 발효과정에서 발생된 발효열을 고형연료 제조과정에서 고형연료 재료를 건조시키는 건조열로 이용하면서 고형연료 제조에 소요되는 에너지 비용을 현저하게 줄일 수 있도록 하였으나, 발효를 위한 설비가 필요할 뿐아니라 발효를 시키기 위한 시간이 소요되어 매일 유입되는 가축분뇨 및 유기성 슬러지를 발효 처리할 수 있는 공간과 시간에 따른 시스템의 크기가 너무 비대해져 비효율적으로 운용될 수 밖에 없는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 음식물쓰레기, 축분, 하수 슬러지, 매립장의 가연성 폐기물 중 적어도 한 가지 이상을 저장소에 일시 저장하는 중에 혼합되도록 하고, 상기의 연료재에 대해 초탄이나 코코피트의 제1 첨가제를 혼합하면서 혼합 연료재를 형성하여 냄새의 발생을 억제하는 동시에 함수율을 조절하도록 한 폐기물을 활용한 환경에너지 선순환 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

그리고 본 발명은 상기의 혼합 연료재를 기계식으로 1차 파쇄한 후 이물질을 제거하도록 하고, 상기의 파쇄한 혼합 연료재를 수분 탈취 건조기에 투입하여 증기와 열매체유의 흐름에 의한 발생열로 건조한 후 2차 파쇄하도록 하고, 상기의 혼합 연료재에 투입 스크루에 의해 이송되는 제2 첨가제를 혼합하고 고형연료를 성형하도록 함을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기의 고형연료를 건조시킨 후 계단식 보일러에 투입하여 연소시키면서 과열 증기를 생산하여 발전기로 보내어 3~5MW 정도의 전기를 발전하도록 함으로써 발전기로부터의 증기를 활용하여 폐기물을 건조하고 계단식 보일러의 회분을 냉각수가 흐르는 스크루 타입의 회분제거기를 통해 외부로 배출시켜 경량벽돌. 인공어초의 재료로 활용할 수 있도록 함을 또 다른 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폐기물을 활용한 환경에너지 선순환 시스템은,

음식물쓰레기, 축분, 하수 슬러지, 매립장의 가연성 폐기물 중 적어도 한 가지 이상을 저장소에 일시 저장하면서 하단의 혼합 스크루의 회전에 의하여 연료재를 혼합하도록 하고,

상기의 연료재를 제1 혼합기로 공급하면서 제1 호퍼에 넣은 초탄이나 코코피트의 제1 첨가제를 혼합하면서 혼합 연료재를 형성하여 냄새의 발생을 억제하는 동시에 함수율을 조절하도록 하고,

상기의 함수율이 조절된 혼합 연료재를 제1 파쇄기로 공급하여 기계식으로 1차 파쇄하도록 하고,

상기의 제1 파쇄기에서 파쇄한 혼합 연료재가 금속 제거부를 경유하는 중에 전자석을 이용하여 금속의 이물질을 제거하도록 하고,

상기 금속의 이물질을 제거한 혼합 연료재가 이물질 제거부를 경유하는 중에 유리와 같은 이물질을 제거하도록 하고,

상기의 이물질을 제거한 혼합 연료재를 수분 탈취 건조기에 투입하여 증기와 열매체유의 흐름에 의한 발생열로 건조시켜 함수율을 조절하도록 하고,

상기의 건조시킨 혼합 연료재를 제2 파쇄기에서 10~50 mesh의 크기로 파쇄하도록 하고,

상기의 파쇄한 혼합 연료재를 제2 혼합기로 공급하여 제2 호퍼로부터 투입 스크루에 의해 이송되는 제2 연료 보강제와 혼합하도록 하고,

상기의 제2 첨가제가 혼합된 혼합 연료재를 고형연료 성형기로 공급하여 고형연료를 성형하도록 하고,

상기의 고형연료는 탄소 발열체를 이용한 건조 컨베이어를 경유하는 중에 연소가 가능한 정도로 건조하도록 하고,

1단, 2단 ... n단으로 이루어진 계단식 보일러에 투입하여 연소시키면서 2000~3000℃ 정도의 과열 증기를 생산하도록 하고,

상기의 계단식 보일러의 n단의 하부에 내부의 공간으로 냉각수가 흐르는 스크루 타입의 회분제거기에 의해 연소시의 회분을 외부로 배출하도록 하고,

상기의 계단식 보일러에서 생산한 과열 증기를 발전기로 보내어 3~5MW 이하의 전기를 발전하도록 하고,

상기 발전기의 터빈을 회전시킨 증기가 경유하는 증기관의 내부를 통과하는 열매체유를 120~180℃로 데워주도록 하고,

상기의 열매체유를 데워주면서 온도가 낮아진 증기와 데워진 열매체유를 상기 수분탈취 건조기로 공급하여 혼합 연료재의 함수율을 조절하도록 하고,

상기 계단식 보일러에서 외부로 배출한 회분에 경화제, 장석을 혼합하면서 소성하여 경량벽돌을 제조하거나 경화제와 장석, 음식물쓰레기를 혼합하면서 인공어초를 제조하도록 함으로써 폐기물을 활용하여 생산한 고형연료를 연소하면서 발전을 하는 동시에 폐열을 건조에 활용할 수 있어 폐기물을 활용한 환경에너지의 선순환이 가능하도록 구성됨을 특징으로 한다.

상기의 본 발명에 따른 폐기물을 활용한 환경에너지 선순환 시스템에 의하여서는 음식물쓰레기, 축분, 하수 슬러지, 매립장의 가연성 폐기물 중 적어도 한 가지 이상을 저장소에 일시 저장하는 중에 혼합되도록 하고, 상기의 연료재에 대해 초탄이나 코코피트의 제1 첨가제를 혼합하면서 혼합 연료재를 형성하여 냄새의 발생을 억제하는 동시에 함수율을 조절하도록 한다.

그리고 상기의 혼합 연료재를 기계식으로 1차 파쇄한 후 이물질을 제거하도록 하고, 상기의 파쇄한 혼합 연료재를 수분 탈취 건조기에 투입하여 증기와 열매체유의 흐름에 의한 발생열로 건조한 후 2차 파쇄하도록 하고, 상기의 혼합 연료재에 투입 스크루에 의해 이송되는 제2 첨가제를 혼합하고 성형시에 의해 고형연료를 성형하도록 한다.

또한, 상기의 고형연료를 건조시킨 후 계단식 보일러에 투입하여 연소시키면서 과열 증기를 생산하여 발전기로 보내어 3~5MW 정도의 전기를 발전하도록 함으로써 발전기로부터의 증기를 활용하여 폐기물을 건조하고 계단식 보일러의 회분을 냉각수가 흐르는 스크루 타입의 회분제거기를 통해 외부로 배출시켜 이를 활용하여 경량벽돌. 인공어초를 제조할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 전체 구성을 도시한 개략도.
도 2는 본 발명 수분 탈취 건조기의 구성을 도시한 개략도.
도 3은 본 발명 계단식 보일러의 구성을 도시한 개략도.

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

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물을 활용한 환경에너지 선순환 시스템의 전체 구성을 도시한 것으로서,

음식물쓰레기, 축분, 하수 슬러지, 매립장의 가연성 폐기물 중 적어도 한 가지 이상을 저장소(1)에 일시 저장하면서 하단의 혼합 스크루(2)의 회전에 의하여 연료재를 혼합하도록 하고,

상기의 연료재를 제1 컨베이어(3)를 통해 제1 혼합기(4)로 공급하면서 제1 호퍼(4a)에 넣은 초탄이나 코코피트의 제1 첨가제를 혼합하면서 혼합 연료재를 형성하여 냄새의 발생을 억제하는 동시에 함수율을 조절하도록 하고,

상기의 연료재 50~80중량%와 제1 첨가제 20~50 중량%의 비율로 배합하도록 하고,

상기의 함수율이 조절된 혼합 연료재를 제1 파쇄기(5)로 공급하여 모터(6)에 의해 회전축(6a)이 회전함에 따라 철편(7)이 연료재를 기계식으로 1차 파쇄하도록 하고,

상기의 제1 파쇄기(5)에서 파쇄한 혼합 연료재가 금속 제거부(8)를 경유하는 중에 전자석을 이용하여 금속의 이물질을 제거하도록 하고,

상기 금속의 이물질을 제거한 혼합 연료재가 이물질제거부(9)를 경유하는 중에 유리와 같은 이물질을 제거하도록 하고,

상기의 이물질을 제거한 혼합 연료재를 수분 탈취 건조기(10)에 투입하여 내부의 증기관(11)을 통과하는 증기와 외면의 열매체관(12)을 통과하는 열매체유의 흐름에 의한 발생열로 건조시켜 함수율을 조절하도록 하고,

이때 상기 증기와 열매체유의 온도에 의해 수분 탈취 건조기(10) 내에서 연료재에 포함된 비닐이 주변의 제1 연료 보강제에 눌어붙으므로 비닐의 파쇄가 용이하도록 하는 동시에 연소가 원활히 이루어지도록 하고,

상기의 건조시킨 혼합 연료재를 제2 파쇄기(13)에서 10~50 mesh의 크기로 파쇄하도록 하고,

상기의 파쇄한 혼합 연료재를 제2 혼합기(14)로 공급하여 제2 호퍼(15)로부터 투입 스크루(16)에 의해 이송되는 제2 첨가제와 혼합하도록 하고,

상기의 혼합 연료재 50~70중량%와 제2 첨가제 30~50 중량%의 비율로 배합하도록 하고,

상기의 제2 첨가제는 초탄(4~8중량%), 맥반석(2~4중량%), 제올라이트(2~4중량%), 토르말린(2~4중량%), 폐석탄(5~10중량%), 미생물(5~10중량%), 폐유(15~20중량%), 유기폐기물(15~20중량%), 파쇄한 옥수수대(30~40중량%)을 혼합한 다음 상온에서 발효시켜 배양하여 제조하도록 하고,

상기의 제2 첨가제가 혼합된 혼합 연료재를 고형연료 성형기(17)로 공급하여 고형연료를 성형하도록 하고,

상기의 고형연료는 탄소 발열체(19)를 이용한 건조 컨베이어(18)를 경유하는 중에 연소가 가능한 정도로 건조하도록 하고,

상기의 건조시킨 고형연료를 1단, 2단 ... n단으로 이루어진 계단식 보일러(20)에 투입하여 연소시키면서 2000~3000℃ 정도의 과열 증기를 생산하도록 하고,

상기의 계단식 보일러(20)의 1단에서부터 연소하는 중에 이동하는 n단의 하부에는 내부의 공간(21)으로 냉각수가 흐르는 스크루 타입의 회분제거기(22)에 의해 연소시의 회분을 외부로 배출하도록 하고,

상기의 계단식 보일러(20)에서 생산한 과열 증기를 발전기(23)로 보내어 3~5MW 이하의 전기를 발전하도록 하고,

상기 발전기(23)의 도면에 도시하지 않은 터빈을 회전시킨 증기가 경유하는 증기관(24)의 내부 열교환관(25)을 통과하는 열매체유를 120~180℃로 데워주도록 하고,

상기의 열매체유를 데워주면서 온도가 낮아진 증기와 데워진 열매체유를 각각 상기 수분 탈취 건조기(10)로 공급하면서 증기는 내부의 증기관(11)으로, 열매체유는 외면의 열매체관(12)으로 공급하여 혼합 연료재의 함수율을 조절하도록 하고,

상기 계단식 보일러(20)에서 외부로 배출한 회분에 경화제, 장석을 혼합하면서 소성하여 경량벽돌을 제조하거나 경화제와 장석, 음식물쓰레기를 혼합하면서 인공어초를 제조하도록 함으로써 폐기물을 활용하여 생산한 고형연료를 연소하면서 발전을 하는 동시에 폐열을 건조에 활용할 수 있어 폐기물을 활용한 환경에너지의 선순환이 가능하도록 구성한 것이다.

상기의 수분 탈취 건조기(10)에서 배출되는 건조에 따른 수분을 함유한 공기는 고액분리기(26)를 경유하는 중에 공기와 액체가 분리되도록 한 후, 공기는 공기정화기(27)를 거쳐 정화하여 깨끗한 공기만 배출되도록 하는 한편, 액체는 도면에 도시하지 않은 별도의 폐수처리시설로 보내도록 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수분 탈취 건조기의 구성을 도시한 것으로서,

투입구(31)를 통해 투입된 혼합 연료재가 수분 탈취 건조기(10)의 드럼(32)의 내부에서 건조되어 배출구(33)를 통해 배출되도록 하고,

상기 수분 탈취 건조기(10)는 모터(34)에서 체인(35)을 통해 전달되는 회전력에 의해 회전축(36)에 형성한 다수의 날개(37)가 회전하는 중에 투입된 혼합 연료재를 이송하도록 하고,

상기 증기공급관(38)을 통해 공급되는 증기는 상기 회전축(36)의 내부 공간인 증기관(11)으로 공급되어 외면에 다수 형성한 증기공(11a)을 통해 상기 드럼(32)의 내부를 통과하는 혼합 연료재를 건조하도록 하고,

상기 열교환관(25)으로부터 열매체유공급관(21)을 통해 열매체유를 공급받으며 상기 드럼(32)의 외면에 위치하는 열매체관(12)에 의한 열로 상기 드럼(32)의 내부를 통과하는 혼합 연료재를 건조하도록 하고,

상기 수분 탈취 건조기(10)의 내부에 설치한 건조 활성화부(60)는;

상기 드럼(32)의 내부 상부쪽에 마이크로웨이브 발생기(61)를 일정한 간격으로 다수 설치하여 상기 드럼(32)의 내부에 마이크로웨이브를 발생하여 공급하도록 하고,

상기 드럼(32)의 내부 상부쪽에 원적외선 발생체(62)를 일정한 간격으로 다수 설치하여 상기 드럼(32)의 내부에 원적외선을 발생하여 공급하도록 하고,

상기 드럼(32)의 내부 상부쪽에 자석(63)을 일정한 간격으로 다수 설치하여 상기 드럼(32)의 내부에 자력을 발생하여 마이크로웨이브와 원적외선에 의한 건조 효과가 상승하도록 하고,

상기 수분 탈취 건조기(10)의 내부에 설치한 배기부(70)는;

상기 드럼(32)의 배출구(33) 쪽에는 파이프(71)를 통하여 드럼(32)의 내부와 연결되도록 배기팬(72)을 설치하여 건조 과정 중에 발생한 증기를 배출하면서 내부가 진공상태를 유지하도록 하고,

상기의 배기팬(72)에 의하여 외부로 배출되는 증기를 정화기(73)에서 수집하여 정화한 깨끗한 공기만 외부로 배출하도록 하고,

상기 수분 탈취 건조기(10)의 내부에 설치한 투입구(31)는;

투입 모터(81)에 의해 축(82)을 중심으로 제1 회전판(83)들이 회전하는 중에 생활쓰레기가 유입되도록 하고,

투입구(31)를 통한 생활쓰레기의 투입이 완료되면 제1 회전판(83)이 센서(84)가 정한 위치에 정지하면서 밀폐되도록 함으로써 밀폐된 상태가 유지되도록 구성한 것이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 계단식 보일러(20)의 구성을 나타낸 것으로서,

고형연료를 상부의 투입구(101)를 통하여 공급받는 계단식 보일러(20)에는 1단, 2단 ... n단까지 다수의 계단식 연소대(100)를 형성하고,

상기 계단식 연소대(100)의 측면에는 물공급공(102)을 형성하여 예열된 물이 공급되어 내부의 고온에 의하여 수소와 산소로 분리되어 공급되면서 가수 연소가 행하여지도록 하고,

상기 계단식 연소대(100)의 측면 하단에는 유압실린더(103)를 통해 공급되는 유압의 힘을 받아 왕복 이동하는 실린더(104)에 의해 연소 중인 고형연료가 서서히 아래쪽의 계단식 연소대(100a) ... (100n)로 차례로 서서히 밀리도록 하고,

상기 계단식 연소대(100)(100a) ... (100n)의 상부에는 열교환실(110)의 철크롬망(111)(112)을 하부와 상부에 형성하여 연소열을 전달받아 완전히 연소되도록 하면서 여러 층의 방사형으로 서로 연결한 다수의 열전달관(113)을 통과하는 물을 가열하여 최고 2000~3000℃ 정도의 과열 증기를 생산하도록 하고,

상기의 계단식 보일러(20)의 n단 연소대(100n)의 하부 배출부(105)에는 내부의 공간(21)으로 냉각수가 흐르는 스크루 타입의 회분제거기(22)를 형성하여 연소시 잔류하는 회분을 외부로 배출하도록 하고,

상기 회분제거기(22)의 공간(21)을 통과한 예열된 물이 상기의 물공급공(102)으로 공급되어 가수연소가 용이하도록 구성한 것이다.

상기와 같이 구성한 본 발명의 폐기물을 활용한 환경에너지 선순환 시스템은,

음식물쓰레기, 축분, 하수 슬러지, 매립장의 가연성 폐기물 중 적어도 한 가지 이상을 저장소(1)에 일시 저장하면서 하단의 혼합 스크루(2)의 회전에 의하여 연료재를 혼합한다.

상기의 연료재를 제1 컨베이어(3)를 통해 제1 혼합기(4)로 공급하면서 제1 호퍼(4a)에 넣은 초탄이나 코코피트의 제1 첨가제를 혼합하면서 혼합 연료재를 형성하여 냄새의 발생을 억제하는 동시에 함수율을 조절한다.

상기의 연료재 50~80중량%와 제1 첨가제 20~50 중량%의 비율로 배합한다.

상기의 함수율이 조절된 혼합 연료재를 제1 파쇄기(5)로 공급하여 모터(6)에 의해 회전축(6a)이 회전함에 따라 철편(7)이 연료재를 기계식으로 1차 파쇄한다.

상기의 제1 파쇄기(5)에서 파쇄한 혼합 연료재가 금속 제거부(8)를 경유하는 중에 전자석을 이용하여 금속의 이물질을 제거한다.

상기 금속의 이물질을 제거한 혼합 연료재가 이물질제거부(9)를 경유하는 중에 유리와 같은 이물질을 제거한다.

상기의 이물질을 제거한 혼합 연료재를 수분 탈취 건조기(10)에 투입하여 내부의 증기관(11)을 통과하는 증기와 외면의 열매체관(12)을 통과하는 열매체유의 흐름에 의한 발생열로 건조시켜 함수율을 조절한다.

상기의 건조시킨 혼합 연료재를 제2 파쇄기(13)에서 10~50 mesh의 크기로 파쇄한다.

상기의 파쇄한 혼합 연료재를 제2 혼합기(14)로 공급하여 제2 호퍼(15)로부터 투입 스크루(16)에 의해 이송되는 제2 첨가제와 혼합한다.

상기의 혼합 연료재 50~70중량%와 제2 첨가제 30~50 중량%의 비율로 배합한다.

상기의 제2 첨가제는 초탄(4~8중량%), 맥반석(2~4중량%), 제올라이트(2~4중량%), 토르말린(2~4중량%), 폐석탄(5~10중량%), 미생물(5~10중량%), 폐유(15~20중량%), 유기폐기물(15~20중량%), 파쇄한 옥수수대(30~40중량%)을 혼합한 다음 상온에서 발효시켜 배양하여 제조하도록

상기의 제2 첨가제가 혼합된 혼합 연료재를 고형연료 성형기(17)로 공급하여 고형연료를 성형한다.

상기의 고형연료는 탄소 발열체(19)를 이용한 건조 컨베이어(18)를 경유하는 중에 연소가 가능한 정도로 건조한다.

상기의 건조시킨 고형연료를 1단, 2단 ... n단으로 이루어진 계단식 보일러(20)에 투입하여 연소시키면서 2000~3000℃ 정도의 과열 증기를 생산한다.

상기의 계단식 보일러(20)의 1단에서부터 연소하는 중에 이동하는 n단의 하부에는 내부의 공간(21)으로 냉각수가 흐르는 스크루 타입의 회분제거기(22)에 의해 연소시의 회분을 외부로 배출한다.

상기의 계단식 보일러(20)에서 생산한 과열 증기를 발전기(23)로 보내어 3~5MW 이하의 전기를 발전하도록 한다.

상기의 열매체유를 데워주면서 온도가 낮아진 증기와 데워진 열매체유를 각각 상기 수분 탈취 건조기(10)로 공급하면서 증기는 내부의 증기관(11)으로, 열매체유는 외면의 열매체관(12)으로 공급하여 혼합 연료재의 함수율을 조절한다.

상기 수분 탈취 건조기(10)는 모터(34)에서 체인(35)을 통해 전달되는 회전력에 의해 회전축(36)에 형성한 다수의 날개(37)가 회전하는 중에 투입된 혼합 연료재를 이송한다.

상기 증기공급관(38)을 통해 공급되는 증기는 상기 회전축(36)의 내부 공간인 증기관(11)으로 공급되어 외면에 다수 형성한 증기공(11a)을 통해 상기 드럼(32)의 내부를 통과하는 혼합 연료재를 건조한다.

상기 열교환관(25)으로부터 열매체유공급관(21)을 통해 열매체유를 공급받으며 상기 드럼(32)의 외면에 위치하는 열매체관(12)에 의한 열로 상기 드럼(32)의 내부를 통과하는 혼합 연료재를 건조한다.

상기 드럼(32)의 내부 상부쪽에 마이크로웨이브 발생기(61)를 일정한 간격으로 다수 설치하여 상기 드럼(32)의 내부에 마이크로웨이브를 발생하여 공급한다.

상기 드럼(32)의 내부 상부쪽에 원적외선 발생체(62)를 일정한 간격으로 다수 설치하여 상기 드럼(32)의 내부에 원적외선을 발생하여 공급한다.

상기 드럼(32)의 내부 상부쪽에 자석(63)을 일정한 간격으로 다수 설치하여 상기 드럼(32)의 내부에 자력을 발생하여 마이크로웨이브와 원적외선에 의한 건조 효과가 상승하도록 한다.

상기 수분 탈취 건조기(10)의 내부에 설치한 배기부(70)는;

상기 드럼(32)의 배출구(33) 쪽에는 파이프(71)를 통하여 드럼(32)의 내부와 연결되도록 배기팬(72)을 설치하여 건조 과정 중에 발생한 증기를 배출하면서 내부가 진공상태를 유지하도록 한다.

상기의 배기팬(72)에 의하여 외부로 배출되는 증기를 정화기(73)에서 수집하여 정화한 깨끗한 공기만 외부로 배출하도록 한다.

상기 수분 탈취 건조기(10)의 내부에 설치한 투입구(31)는;

투입 모터(81)에 의해 축(82)을 중심으로 제1 회전판(83)들이 회전하는 중에 생활쓰레기가 유입되도록 한다.

상기 계단식 연소대(100)(100a) ... (100n)의 상부에는 열교환실(110)의 철크롬망(111)(112)을 하부와 상부에 형성하여 연소열을 전달받아 완전히 연소되도록 하면서 여러 층의 방사형으로 서로 연결한 다수의 열전달관(113)을 통과하는 물을 가열하여 최고 2000~3000℃ 정도의 과열 증기를 생산한다.

상기의 계단식 보일러(20)의 n단 연소대(100n)의 하부 배출부(105)에는 내부의 공간(21)으로 냉각수가 흐르는 스크루 타입의 회분제거기(22)를 형성하여 연소시 잔류하는 회분을 외부로 배출한다.

상기 회분제거기(22)의 공간(21)을 통과한 예열된 물이 상기의 물공급공(102)으로 공급되어 가수연소가 용이하도록 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.

1 : 저장소 2 : 혼합 스크루
4, 14 : 혼합기 5, 13 : 파쇄기
8 : 금속 제거부 9 : 이물질제거부
10 : 수분 탈취 건조기 11 : 증기관
12 : 열매체관 17 : 고형연료 성형기
18 : 건조 컨베이어 20 : 계단식 보일러
22 : 회분제거기 23 : 발전기

Claims

음식물쓰레기, 축분, 하수 슬러지, 매립장의 가연성 폐기물 중 적어도 한 가지 이상을 저장소(1)에 일시 저장하면서 하단의 혼합 스크루(2)의 회전에 의하여 연료재를 혼합하도록 하고,
상기의 연료재를 제1 컨베이어(3)를 통해 제1 혼합기(4)로 공급하면서 제1 호퍼(4a)에 넣은 초탄이나 코코피트의 제1 첨가제를 혼합하면서 혼합 연료재를 형성하여 냄새의 발생을 억제하는 동시에 함수율을 조절하도록 하고,
상기의 연료재 50~80중량%와 제1 첨가제 20~50 중량%의 비율로 배합하도록 하고,
상기의 함수율이 조절된 혼합 연료재를 제1 파쇄기(5)로 공급하여 모터(6)에 의해 회전축(6a)이 회전함에 따라 철편(7)이 연료재를 기계식으로 1차 파쇄하도록 하고,
상기의 제1 파쇄기(5)에서 파쇄한 혼합 연료재가 금속 제거부(8)를 경유하는 중에 전자석을 이용하여 금속의 이물질을 제거하도록 하고,
상기 금속의 이물질을 제거한 혼합 연료재가 이물질제거부(9)를 경유하는 중에 유리와 같은 이물질을 제거하도록 하고,
상기의 이물질을 제거한 혼합 연료재를 수분 탈취 건조기(10)에 투입하여 내부의 증기관(11)을 통과하는 증기와 외면의 열매체관(12)을 통과하는 열매체유의 흐름에 의한 발생열로 건조시켜 함수율을 조절하도록 하고,
이 때 상기 증기와 열매체유의 온도에 의해 수분 탈취 건조기(10) 내에서 연료재에 포함된 비닐이 주변의 제1 연료 보강제에 눌어붙으므로 비닐의 파쇄가 용이하도록 하는 동시에 연소가 원활히 이루어지도록 하고,
상기의 건조시킨 혼합 연료재를 제2 파쇄기(13)에서 10~50 mesh의 크기로 파쇄하도록 하고,
상기의 파쇄한 혼합 연료재를 제2 혼합기(14)로 공급하여 제2 호퍼(15)로부터 투입 스크루(16)에 의해 이송되는 제2 첨가제와 혼합하도록 하고,
상기의 혼합 연료재 50~70중량%와 제2 첨가제 30~50 중량%의 비율로 배합하도록 하고,
상기의 제2 첨가제는 초탄(4~8중량%), 맥반석(2~4중량%), 제올라이트(2~4중량%), 토르말린(2~4중량%), 폐석탄(5~10중량%), 미생물(5~10중량%), 폐유(15~20중량%), 유기폐기물(15~20중량%), 파쇄한 옥수수대(30~40중량%)을 혼합한 다음 상온에서 발효시켜 배양하여 제조하도록 하고,
상기의 제2 첨가제가 혼합된 혼합 연료재를 고형연료 성형기(17)로 공급하여 고형연료를 성형하도록 하고,
상기의 고형연료는 탄소 발열체(19)를 이용한 건조 컨베이어(18)를 경유하는 중에 연소가 가능한 정도로 건조하도록 하고,
상기의 건조시킨 고형연료를 1단, 2단 ... n단으로 이루어진 계단식 보일러(20)에 투입하여 연소시키면서 2000~3000℃ 정도의 과열 증기를 생산하도록 하고,
상기의 계단식 보일러(20)의 1단에서부터 연소하는 중에 이동하는 n단의 하부에는 내부의 공간(21)으로 냉각수가 흐르는 스크루 타입의 회분제거기(22)에 의해 연소시의 회분을 외부로 배출하도록 하고,
상기의 계단식 보일러(20)에서 생산한 과열 증기를 발전기(23)로 보내어 3~5MW 이하의 전기를 발전하도록 하고,
상기 발전기(23)의 터빈을 회전시킨 증기가 경유하는 증기관(24)의 내부 열교환관(25)을 통과하는 열매체유를 120~180℃로 데워주도록 하고,
상기의 열매체유를 데워주면서 온도가 낮아진 증기와 데워진 열매체유를 각각 상기 수분 탈취 건조기(10)로 공급하면서 증기는 내부의 증기관(11)으로, 열매체유는 외면의 열매체관(12)으로 공급하여 혼합 연료재의 함수율을 조절하도록 구성한 것을 특징으로 하는 폐기물을 활용한 환경에너지 선순환 시스템.
청구항 1에 있어서,
투입구(31)를 통해 투입된 혼합 연료재가 수분 탈취 건조기(10)의 드럼(32)의 내부에서 건조되어 배출구(33)를 통해 배출되도록 하고,
상기 수분 탈취 건조기(10)는 모터(34)에서 체인(35)을 통해 전달되는 회전력에 의해 회전축(36)에 형성한 다수의 날개(37)가 회전하는 중에 투입된 혼합 연료재를 이송하도록 하고,
상기 증기공급관(38)을 통해 공급되는 증기는 상기 회전축(36)의 내부 공간인 증기관(11)으로 공급되어 외면에 다수 형성한 증기공(11a)을 통해 상기 드럼(32)의 내부를 통과하는 혼합 연료재를 건조하도록 하고,
상기 열교환관(25)으로부터 열매체유공급관(21)을 통해 열매체유를 공급받으며 상기 드럼(32)의 외면에 위치하는 열매체관(12)에 의한 열로 상기 드럼(32)의 내부를 통과하는 혼합 연료재를 건조하도록 하고,
상기 수분 탈취 건조기(10)의 내부에 설치한 건조 활성화부(60)는;
상기 드럼(32)의 내부 상부쪽에 마이크로웨이브 발생기(61)를 일정한 간격으로 다수 설치하여 상기 드럼(32)의 내부에 마이크로웨이브를 발생하여 공급하도록 하고,
상기 드럼(32)의 내부 상부쪽에 원적외선 발생체(62)를 일정한 간격으로 다수 설치하여 상기 드럼(32)의 내부에 원적외선을 발생하여 공급하도록 하고,
상기 드럼(32)의 내부 상부쪽에 자석(63)을 일정한 간격으로 다수 설치하여 상기 드럼(32)의 내부에 자력을 발생하여 마이크로웨이브와 원적외선에 의한 건조 효과가 상승하도록 하고,
상기 수분 탈취 건조기(10)의 내부에 설치한 배기부(70)는;
상기 드럼(32)의 배출구(33) 쪽에는 파이프(71)를 통하여 드럼(32)의 내부와 연결되도록 배기팬(72)을 설치하여 건조 과정 중에 발생한 증기를 배출하면서 내부가 진공 상태를 유지하도록 하고,
상기의 배기팬(72)에 의하여 외부로 배출되는 증기를 정화기(73)에서 수집하여 정화한 깨끗한 공기만 외부로 배출하도록 하고,
상기 수분 탈취 건조기(10)의 내부에 설치한 투입구(31)는;
투입 모터(81)에 의해 축(82)을 중심으로 제1 회전판(83)들이 회전하는 중에 생활쓰레기가 유입되도록 하고,
투입구(31)를 통한 생활쓰레기의 투입이 완료되면 제1 회전판(83)이 센서(84)가 정한 위치에 정지하면서 밀폐되도록 함으로써 밀폐된 상태가 유지되도록 구성한 것을 특징으로 하는 폐기물을 활용한 환경에너지 선순환 시스템.
청구항 1에 있어서,
고형연료를 상부의 투입구(101)를 통하여 공급받는 상기의 계단식 보일러(20)에는 1단, 2단 ... n단까지 다수의 계단식 연소대(100)를 형성하고,
상기 계단식 연소대(100)의 측면에는 물공급공(102)을 형성하여 예열된 물이 공급되어 내부의 고온에 의하여 수소와 산소로 분리되어 공급되면서 가수 연소가 행하여지도록 하고,
상기 계단식 연소대(100)의 측면 하단에는 유압실린더(103)를 통해 공급되는 유압의 힘을 받아 왕복 이동하는 실린더(104)에 의해 연소 중인 고형연료가 서서히 아래쪽의 계단식 연소대(100a) ... (100n)로 차례로 서서히 밀리도록 하고,
상기 계단식 연소대(100)의 상부에는 열교환실(110)의 철크롬망(111)(112)을 하부와 상부에 형성하여 연소열을 전달받아 완전히 연소되도록 하면서 여러 층의 방사형으로 서로 연결한 다수의 열전달관(113)을 통과하는 물을 가열하여 최고 2000~3000℃ 정도의 과열 증기를 생산하도록 하고,
상기의 계단식 보일러(20)의 연소대(100)의 하부 배출부(105)에는 내부의 공간(21)으로 냉각수가 흐르는 스크루 타입의 회분제거기(22)를 형성하여 연소시 잔류하는 회분을 외부로 배출하도록 하고,
상기 회분제거기(22)의 공간(21)을 통과한 예열된 물이 상기의 물공급공(102)으로 공급되어 가수연소가 용이하도록 구성한 것을 특징으로 하는 폐기물을 활용한 환경에너지 선순환 시스템.