KR20230168371A - 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐기물 열분해 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 투입로 끝단에 배출 케이스를 경사지게 설치해서 투입로를 자중으로 밀폐시켜 공기를 투입 호퍼로 투입시키고, 열분해로의 가스의 배출을 차단하고, 자중 이상의 압력으로 폐기물이 압착 스크류에 의해 투입되면 개방되면서 상기 열분해로로 폐기물이 투입되도록 함으로써 열분해로 내부로 공기가 유입되는 것을 차단하도록 하고, 투입로와 배출로를 이중관으로 제작하고, 내부에 냉각수를 순환시킴으로써 폐기물이 녹아서 투입로와 배출로에 고착되는 것과, 리테이너가 고열에 의해 파손되는 것을 방지하며, 베어링 부재와 플렉시블 튜브를 설치하고, 투입로와 배출로가 좌우로 슬라이딩되도록 함으로써 열분해로의 열팽창 및 수축에 안정적으로 대응할 수 있고, 열분해로의 배출로 측에 타공된 수직 칸막이를 설치하고, 수직 칸막이에 배출 호퍼를 설치하여 열분해로의 회전시 탄화부산물을 수집하여 가스 분리장치의 배출 스크류로 낙하시켜 탄화부산물이 배출되도록 함으로써 열분해로 내부에 탄화부산물이 미배출되어 효율이 낮아지는 것을 방지하도록 하는 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템에 관한 것이다.

Description

폐기물 연속 투입식 열분해 시스템{WASTE CONTINUOUS INPUTTING TYPE PYROLYSIS SYSTEM}
본 발명은 폐기물 열분해 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 투입로 끝단에 배출 케이스를 경사지게 설치해서 투입로를 자중으로 밀폐시켜 공기를 투입 호퍼로 투입시키고, 열분해로의 가스의 배출을 차단하고, 자중 이상의 압력으로 폐기물이 압착 스크류에 의해 투입되면 개방되면서 상기 열분해로로 폐기물이 투입되도록 함으로써 열분해로 내부로 공기가 유입되는 것을 차단하도록 하고, 투입로와 배출로를 이중관으로 제작하고, 내부에 냉각수를 순환시킴으로써 폐기물이 녹아서 투입로와 배출로에 고착되는 것과, 리테이너가 고열에 의해 파손되는 것을 방지하며, 베어링 부재와 플렉시블 튜브를 설치하고, 투입로와 배출로가 좌우로 슬라이딩되도록 함으로써 열분해로의 열팽창 및 수축에 안정적으로 대응할 수 있고, 열분해로의 배출로 측에 타공된 수직 칸막이를 설치하고, 수직 칸막이에 배출 호퍼를 설치하여 열분해로의 회전시 탄화부산물을 수집하여 가스 분리장치의 배출 스크류로 낙하시켜 탄화부산물이 배출되도록 함으로써 열분해로 내부에 탄화부산물이 미배출되어 효율이 낮아지는 것을 방지하도록 하는 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템에 관한 것이다.
최근 높은 인구 밀도와 급속한 산업화 및 도시화에 따라 1회용 용품 사용의 증가와 각종 폐기물들이 급격히 발생하고 있으며, 이로 인해 폐비닐, 폐플라스틱 등 가연성 폐기물의 처리가 사회적 문제로 대두되고 있다.
이러한 가연성 폐기물의 처리방법으로는 재생하여 사용하거나 또는 소각 및 매립 등의 방법이 주로 사용되고 있으나, 재생 대상 물질의 한정, 소각방식의 경우 먼지, 염화수소(HCl), 유황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 다이옥신 등 대기 오염물질의 배출에 따른 2차 대기오염문제가 심각하고, 매립방식의 경우에도 가연성 폐기물의 특성인 난분해성에 따른 토양오염, 침출수 등으로 인한 오염문제가 심각한 실정이다.
또한, 산업의 발달에 따라 플라스틱이나 합성고무를 원료로 하는 상품의 생산량은 급증하고 있지만 가연성 폐기물이나 폐고무 등의 가연성 폐기물에 대한 재활용률은 총 생산량에 비하여 미미한 수준에 불과한 실정이다.
이러한 현상이 발생되는 주요 원인은 가연성 폐기물의 재활용에 많은 비용이 소요되기 때문이다.
즉, 고순도일 경우 재활용가능하나, 저순도일 경우는 재활용하는데 많은 비용이 소모되므로 경제적인 측면에서 좋지 못하고, 재활용 시 품질의 저하로 재활용하는데 한계가 있다.
이와 같이 가연성 폐기물을 소각하거나 매립하지 않고 소요 경비를 줄이면서 가연성 폐기물을 재활용하는 기술로는 가연성 폐기물을 열분해하여 유용한 오일을 얻을 수 있는 유화 방법이나 그 장치의 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.
가연성 폐기물의 열분해 재활용 방법은 가연성 폐기물에 고열을 가하여 가연성 폐기물을 용융하여 분해하고, 분해물로부터 얻을 수 있는 다양한 유분을 정제하여 오일을 얻는 방법이다. 그러나, 기존의 열분해 방법은 신속한 열분해가 이루어지지 못하고, 가연성 폐기물을 분리 및 파쇄하는 공정이 열분해 공정 전에 요구되어 채산성이 낮다.
즉, 가연성 폐기물을 가동중인 열분해로로 연속 투입하지 못하고, 배치식으로 1회 투입하여 고온(400∼600℃)에서 6∼10시간의 열분해공정이 끝난 후, 열분해로를 상온으로 냉각시켜서 열분해로 내의 열분해 잔재물인 차(Char)를 제거한 후 가연성폐기물을 투입하고 다시 열분해로를 가열하여 열분해하기 때문에 작업의 연속성이 없어 생산능률의 향상을 가져올 수 없었을 뿐 아니라 열분해로의 열팽창에 의한 조기산화, 크랙발생과 열분해 잔재물의 제거작업에 따르는 미세먼지 발생이 심각하였다.
또한, 열분해에 사용되는 반응로도 직경이 큰 탱크형 반응로를 사용하기 때문에 열전달효율이 낮아서 신속한 열분해가 이루어지지 않게 되어 소규모로만 사용하고 있고, 이 또한 간접가열에 의해 표면에 코크가 쉽게 생성되는 문제점이 있으며, 생산성을 증대시키기 위해 별도의 압축 공정을 두어 철선 결속을 하는 경우와 선별공정과 폐플라스틱을 소규모의 일정크기로 파쇄하는 공정 등 다수 전처리 과정으로 수행되고 있으므로, 낮은 공정 효율 및 많은 투자비가 들어 경제성이 낮아지게 된다.
그리고 열분해를 통해 기상 유분을 생산할 수 있는 기존의 공정은 CSTR(continuous stirred tank reactor), 스크류(screw)형, 로터리킬른(rotary kiln) 등의 반응기를 사용하고 있으나, 이들 반응기를 사용하는 경우에는 연속적인 공정, 대규모 설비 증강, 가연성 물질들의 열분해시 발생하는 카본에 의해 코킹(coking)이 발생하는 문제점, 배출되는 잔사에 카본 함유량이 높아 타르의 발생과 에너지 효율이 낮은 등의 다양한 문제점으로 인해 실제적으로 다양한 기술들이 소개되고 있으나 상용화가 어려운 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 열분해 장치에 관한 기술들이 활발히 연구되어, 대한민국 특허등록공보 제10-0748624호는 로터리킬른형 열분해장치를 이용한 폐플라스틱의 열분해시스템 및 방법에 관한 것으로, 병렬로 연결된 다수 개의 로터리킬른형 열분해장치를 사용하여 폐합성수지를 1차 열분해하고 CSTR형 열분해장치를 사용해서 1차 분해물을 다시 열분해하며, 증류탑을 사용하여 2차 분해물로부터 생성유(오일)를 확보한 후 이 생성유를 정제하여 고순도의 오일을 확보한다. 그러나, 이 경우 폐합성수지의 재활용에 소요되는 경비를 줄이고, 처리속도를 높이는 효과가 있지만, 여전히 많은 경비가 소요되어 채산성이 낮다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2020-0126707호의 "가연성 폐기물로부터 열분해 오일 생산 시스템 및 이의 이용"이 개시 되었으나, 상기 구성은 가연성 폐기물로부터 열분해 오일의 생산 공정에서 장치 막힘을 유발하는 고비점 왁스를 제거한 고급 오일을 얻으며, 열분해 반응기에서 배출되는 잔수물에 오일 성분이 포함되지 않게 하여 오일 수율 증가시키는 동시에, 잔사물의 배출 함량을 효과적으로 낮출 수 있지만, 가연성 폐기물을 가동중인 열분해로로 연속투입 및 연속배출이 이루어지지 못하는 문제가 있다.
그뿐만 아니라 상기 구성은 하기 기술과 같이 종래의 문제점으로, 예컨데 어느 하나의 로터리 킬른형 열분해 반응기가 폐기물을 열분해하여 2차 열분해 장치(스크류형 이송기가 구비된 단순 가열 반응기)나 다른 공정으로 고형 잔사물을 공급하는 순간에 열분해가 중지되거나 열분해 효율이 낮아질 수 있다. 따라서, 어느 하나의 로터리 킬른형 열분해 반응기에서 열분해 외에 다른 작업을 수행함에 따라 폐기물의 열분해가 중지되거나 열분해 효율이 낮아지는 조건일 때 또 다른 로터리 킬른형 열분해 반응기는 정상적으로 작동하여 폐기물을 최상의 조건에서 열분해할 수 있다. 이러한 구조는 복수 개의 로터리 킬른형 열분해 반응기와 각각의 로터리 킬른형 열분해 반응기에 대응된 복수 개의 2차 열분해 장치(스크류형 이송기가 구비된 단순 가열 반응기)를 구비하는 것과 동일한 수준의 효과를 얻으면서도 설치면적 및 설치비용을 최소화할 수 있는 기술을 개발하여 1차 열분해 장치 또는 2차 열분해 장치는 각각 병렬로 복수개 연결하여 지속적인 열분해가 이루어지도록 하였다. 그러나 상기 구성은 열분해 장치를 다수가 병렬로 연결하여야 문제점이 있었던 것이다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0075085호의 가연성 폐기물의 무산소 진공 열분해 처리 시스템이 제안되어 고온의 연소실안에서 균열 및 파열되지 않도록 가열 관의 형상을 개선하고, 가열 관 내부를 흐르는 고온의 연소가스 흐름을 지연시켜 연소실의 열손실을 방지할 수 있는 복수개의 연소실을 구비하여 열분해가 연속적으로 실행될 수 있도록 하였으나, 각 연소실을 번갈아 작동되도록 하는 과정에서 공간 활용율이 낮아지는 가운데 열손실이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 열분해를 위하여 소각로로 가연성 폐기물이 공급되는 과정에서 가연성 폐기물이 압축되지 않은 상태로 공급됨에 따라 효율이 낮아지는 가운데 가연성 폐기물 사이의 공간에 공기층이 존재함으로써, 무산소 진공 처리에 어려움이 있었고, 이로 인해 효율이 더 낮아지는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 가연성 폐기물의 열분해 유화장치는 가연성 폐기물의 유화율과 연료유의 품질이 비교적 낮고, 고열로 가열하는 장치임에도 안전성에 관한 고려가 없으며, 유화가스 이동이 신속하지 못하고, 분해로를 가열하는 가열장치의 설치와 수리가 쉽지 아니하며, 열분해로의 구성이 복잡하고, 재료비가 비싼 등의 문제가 있는 것이었다.
이와 같이 상기 기술 이외에도 가연성 폐기물을 열분해하는 많은 기술이 개시 되었으나, 가동중인 열분해로로 가연성폐기물을 연속투입하면서 열분해하여 고품질의 재생연료를 생산할 수 있는 간단한 기술 구성을 연구하고 있는 실정이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허공보 제10-2262779호인 폐합성수지와 가연성 폐기물의 연속투입은 물론 열분해된 부산물을 연속적으로 배출하고 미세먼지와 폐수의 배출이 없이 고품질 오일을 생성하는 열분해 유화 장치가 개시되어 있다.
상기 열분해 유화 장치는 폐합성수지와 가연성 생활폐기물, 산업폐기물을 가동중인 열분해장치에 연속 투입하여 일정한 온도로 열분해를 하고, 열분해 된 열분해가스와 탄화부산물(차, 토사, 불연이물질 등)을 연속적으로 배출함으로써, 열분해장치로 중단없이 가동하므로 작업능률의 향상으로 인한 생산성을 증대시키고, 상온고온 열팽창에 의한 열분해장치의 수명 연장과 열분해장치에서 생성되는 유증기를 응축순환시켜서 재사용 하기 때문에 미세먼지와 폐수의 배출을 억제함은 물론 열분해장치에서 발생된 열분해가스로부터 오일과 물과 가스를 분리한 후, 상기 분리된 오일로부터 고품질의 재생유를 생산한다.
그러나, 이러한 열분해 유화 장치는 투입 호퍼에 투입된 폐기물을 압축판을 이용하여 2차로 압축한 다음 이송 스크류로 이송시키는 데, 압축판에서 압축 후 이송 스크류로 낙하시 그 부피가 팽창하게 되고 이로 인해 열분해로 내부로 공기가 유입되는 문제점이 있고, 투입장치의 투입로와 열분해로의 배출로에 각각 플렉시블 튜브가 설치되어 열분해로의 수축 및 팽창에 대응되는 구조이나, 투입로와 배출로의 단부가 각각 고정되어 있어 열수축 튜브의 수축 및 팽창으로만 열팽창에 대응하지 못하는 문제점이 있다.
대한민국 특허등록 제10-0748624호 대한민국 공개특허 제10-2020-0126707호 대한민국 공개특허 제10-2011-0075085호 대한민국 등록특허공보 제10-2262779호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 투입로 끝단에 배출 케이스를 경사지게 설치해서 투입로를 자중으로 밀폐시켜 공기를 투입 호퍼로 투입시키고, 열분해로의 가스의 배출을 차단하고, 자중 이상의 압력으로 폐기물이 압착 스크류에 의해 투입되면 개방되면서 상기 열분해로로 폐기물이 투입되도록 함으로써 열분해로 내부로 공기가 유입되는 것을 차단하도록 하는 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 투입로와 배출로를 이중관으로 제작하고, 내부에 냉각수를 순환시킴으로써 폐기물이 녹아서 투입로와 배출로에 고착되는 것과, 리테이너가 고열에 의해 파손되는 것을 방지하도록 하는 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또, 본 발명은 베어링 부재와 플렉시블 튜브를 설치하고, 투입로와 배출로가 좌우로 슬라이딩되도록 함으로써 열분해로의 열팽창 및 수축에 안정적으로 대응할 수 있도록 하는 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또, 본 발명은 열분해로의 배출로 측에 타공된 수직 칸막이를 설치하고, 수직 칸막이에 배출 호퍼를 설치하여 열분해로의 회전시 탄화부산물을 수집하여 가스 분리장치의 배출 스크류로 낙하시켜 탄화부산물이 배출되도록 함으로써 열분해로 내부에 탄화부산물이 미배출되어 효율이 낮아지는 것을 방지하도록 하는 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
생산자 책임 재활용(EPR: Extended Producer Responsibility) 폐기물의 열분해 시스템에 있어서, 버너가 구비되는 연소로와; 상기 연소로의 상부에 설치되고, 메인 모터의 동력에 의해 회전되면서 상기 연소로에서 전달되는 고온의 열로 내부로 공급된 폐기물을 열분해하여 탄화부산물과 유증기와 열분해가스를 분리하여 배출로를 통해 배출하는 열분해로와; 상기 열분해로의 입구 측에 투입로가 인입 설치되고, 제 1회전 모터와 연결된 압착 스크류로 투입 호퍼를 통해 투입되는 폐기물을 압착하여 연속 투입하는 연속 투입장치; 및 상기 열분해로의 출구에 설치되고, 제 2회전 모터와 연결된 배출 스크류를 통해 상기 열분해로에서 배출되는 탄화부산물과 유증기와 열분해가스를 각각 분리시켜 배출하고, 상기 열분해로의 열팽창 및 수축에 대응되도록 상기 열분해로의 배출로가 내부로 인입 및 배출되는 가스 분리장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 연소로는 원통형의 1차 연소로와; 상기 1차 연소로보다 지름이 큰 2차 연소로; 및 상기 1차 연소로와 2차 연소로를 연결하는 복수의 열 이송관으로 구성되고, 상기 열 이송관은 각각의 열 이송관에서 동일한 열량을 배출하도록 상기 버너 측에서 멀어질수록 점차로 지름이 커진다.
여기에서 또한, 상기 열분해로는 회전시 탄화부산물을 수집하여 상기 가스 분리장치의 배출 스크류로 낙하시키도록 상기 배출로 측 내부에 배출 호퍼가 구비된다.
여기에서 또, 상기 연속 투입장치는 상기 투입로를 자중으로 밀폐시켜 공기를 상기 투입 호퍼로 배출시키고, 상기 열분해로의 가스의 배출을 차단하고, 자중 이상의 압력으로 폐기물이 상기 압착 스크류에 의해 투입되면 개방되면서 상기 열분해로로 폐기물이 투입되도록 상기 투입로 끝단에 경사면이 구비되고, 상기 경사면에 배출 게이트가 힌지 결합된다.
여기에서 또, 상기 투입로 및 배출로는 이중관 형태로 형성되어 내부에 냉각수가 순환되고, 각각 상기 열분해로의 팽창 및 수축에 대응되도록 플렉시블 튜브가 설치되고, 상기 플렉시블 튜브의 측면에 슬라이딩 베어링 부재가 설치된다.
여기에서 또, 상기 슬라이딩 베어링 부재는 상부의 공간부로 윤활제를 투입하는 윤활제 투입로가 형성되는 베어링 본체와; 상기 베어링 본체의 공간부에 설치되어 윤활제를 실링하는 오링; 및 상기 투입로와 배출로의 팽창 및 수축에 따라 상기 투입로와 배출로가 좌우로 슬라이딩되도록 상기 베어링 본체의 공간부 양단에 설치되는 리테이너를 포함한다.
여기에서 또, 상기 가스 분리장치는 측면에 상기 제 2회전 모터와 상기 제 2회전 모터와 수평하게 연결되어 상기 열분해로의 배출로로 인입된 배출 스크류가 구비되고, 상부에 가스 배출로가 구비되며, 상기 열분해로의 배출로가 유입되도록 상기 배출로의 지름보다 큰 지름의 유입홀이 구비되는 함체와; 상기 함체의 하부에서 경사지도록 설치되어 탄화부산물을 배출하는 이송 스크류; 및 상기 함체에서 이송 스크류 상부에 설치되어 탄화부산물의 높이를 측정해서 탄화부산물이 기준 높이만큼 쌓이면 상기 이송 스크류를 동작시켜 배출하는 센서부를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템에 따르면, 투입로 끝단에 배출 케이스를 경사지게 설치해서 투입로를 자중으로 밀폐시켜 공기를 투입 호퍼로 투입시키고, 열분해로의 가스의 배출을 차단하고, 자중 이상의 압력으로 폐기물이 압착 스크류에 의해 투입되면 개방되면서 상기 열분해로로 폐기물이 투입되도록 함으로써 열분해로 내부로 공기가 유입되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 투입로와 배출로를 이중관으로 제작하고, 내부에 냉각수를 순환시킴으로써 폐기물이 녹아서 투입로와 배출로에 고착되는 것과, 리테이너가 고열에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또, 본 발명에 따르면 베어링 부재와 플렉시블 튜브를 설치하고, 투입로와 배출로가 좌우로 슬라이딩되도록 함으로써 열분해로의 열팽창 및 수축에 안정적으로 대응할 수 있다.
또, 본 발명에 따르면 열분해로의 배출로 측에 타공된 수직 칸막이를 설치하고, 수직 칸막이에 배출 호퍼를 설치하여 열분해로의 회전시 탄화부산물을 수집하여 가스 분리장치의 배출 스크류로 낙하시켜 탄화부산물이 배출되도록 함으로써 열분해로 내부에 탄화부산물이 미배출되어 효율이 낮아지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템중 연속 투입장치의 구성을 나타낸 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템중 가스 분리장치의 구성을 나타낸 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템중 슬라이딩 베어링 부재의 구성을 나타낸 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템중 열분해로의 배출 호퍼의 구성을 나타낸 측면도이다.
이하, 본 발명에 따른 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 정면도이고, 도 2는 도 1의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템중 연속 투입장치의 구성을 나타낸 부분 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템중 가스 분리장치의 구성을 나타낸 부분 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템중 슬라이딩 베어링 부재의 구성을 나타낸 부분 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템중 열분해로의 배출 호퍼의 구성을 나타낸 측면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템(100)은 연소로(110)와, 열분해로(120)와, 연속 투입장치(130)와, 가스 분리장치(140)와, 플렉시블 튜브(150) 및 슬라이딩 베어링 부재(160)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템(100)은 육안 및 자력 선별기, 연료 탱크, 정제기, 유수 분리기, 가스 역화 방지기, 열교환기, 오일 가스 분리기, 쿨링 타워, 냉각기, 여과 집진기, 세정탑이 구비되는 데, 이는 통상의 구조로 도시 및 설명을 생략한다.
그리고, 연소로(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 원통형의 1차 연소로(111)와, 1차 연소로(111) 일측, 즉 열분해로(120)의 출구 측에 설치되는 버너(113)와, 1차 연소로(111)보다 지름이 큰 2차 연소로(115)로 구분되고, 1차 연소로(111)와 2차 연소로(115) 사이에 이들을 연결하는 복수의 열 이송관(117)으로 구성되고, 열 이송관(117)은 각각의 열 이송관(117)에서 동일한 열량을 배출하도록 버너(113) 측에서 멀어질수록 점차로 지름이 커지는 것이 바람직하다.
또한, 열분해로(120)는 연소로(110)의 상부에 설치되고, 메인 모터(M1)와 결합된 외측의 래크 기어가 회전되면서 연소로(110)에서 전달되는 고온의 열로 내부로 공급된 생산자 책임 재활용(EPR: Extended Producer Responsibility) 폐기물을 열분해하여 탄화부산물과 유증기와 열분해가스를 분리하여 배출로(121)를 통해 배출한다. 이때, 배출로(121)는 이중관 형태로 형성되어 내부에 냉각수가 순환된다.
열분해로(120)는 열분해로(120)의 회전시 탄화부산물을 수집하여 가스 분리장치(140)의 배출 스크류(142)로 낙하시켜 탄화부산물이 배출되도록 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 열분해로(120)의 배출로(121) 측에 타공된 수직 칸막이(123)를 설치하고, 수직 칸막이(123)에 배출 호퍼(125)가 구비된다.
열분해로(120)는 열팽창으로 인해 배출로(121) 측으로 밀림을 방지하기 위해 입구 측 외측면에 링 형태의 가이드(126)가 설치되고, 내부에 폐기물과 탄소부산물을 이송시키도록 나선 형태의 활선(127)과, 복수의 활선판(미도시)이 구비되며, 배출로(121) 측 외측면에는 변형 방지를 위해 힘살(128)이 설치되고, 열전달을 차단하도록 단열재(129)가 설치되는 것이 바람직하다.
이어서, 연속 투입장치(130)는 열분해로(120)의 입구 측에 투입로(131)가 인입 설치되고, 제 1회전 모터(M2)와 연결된 압착 스크류(133)로 투입 호퍼(135)를 통해 투입되는 폐기물을 압착하여 연속 투입한다. 이때, 투입로(131)는 이중관 형태로 형성되어 내부에 냉각수가 순환된다.
연속 투입장치(130)는 투입로(131)를 자중으로 밀폐시켜 공기를 투입 호퍼(135)로 배출시키고, 열분해로(120)의 가스의 배출을 차단하고, 자중 이상의 압력으로 폐기물이 압착 스크류(133)에 의해 투입되면 개방되면서 열분해로(120)로 폐기물이 투입되도록 투입로(131) 끝단에 경사면(S)이 구비되고, 경사면(S)에 배출 게이트(137)가 힌지 결합된다. 이때, 배출 게이트(137)는 무게를 증대시키도록 외측면에 무게추(W)를 구비할 수도 있다.
계속해서, 가스 분리장치(140)는 함체(141)와, 이송 스크류(143) 및 센서부(145)로 구성된다.
함체(141)는 측면에 제 2회전 모터(M3)와 제 2회전 모터(M3)와 수평하게 연결되어 열분해로(120)의 배출로(121)로 인입된 배출 스크류(142)가 구비되고, 상부에 가스 배출로(141a)가 구비되며, 열분해로(120)의 배출로(121)가 유입되도록 배출로(121)의 지름보다 큰 지름의 유입홀(141b)이 구비된다.
이송 스크류(143)는 함체(141)의 하부에서 경사지도록 설치되어 탄화부산물을 배출한다.
센서부(145)는 함체(141)에서 이송 스크류(143) 상부에 설치되어 탄화부산물의 높이를 측정해서 탄화부산물이 기준 높이만큼 쌓이면 이송 스크류(143)를 동작시켜 배출한다.
센서부(145)는 한 쌍이 서로 다른 높이로 형성되어 최고 높이에서 이송 스크류(143)를 동작시켜 탄화부산물을 배출하다가 최저 높이에서 이송 스크류(143)의 동작을 중지시킨다.
센서부(145)는 광 센서, 접촉 센서 등이 사용되는 것이 바람직하다.
그리고, 플렉시블 튜브(150)는 열분해로의 팽창 및 수축에 대응되도록 투입로(131)와 배출로(121)에 각각 설치된다.
또한, 슬라이딩 베어링 부재(160)는 베어링 본체(161)와, 오링(163) 및 리테이너(165)로 구성된다.
베어링 본체(161)는 공간부(161a)로 윤활제를 투입하는 윤활제 투입로(162)가 형성되어 각각의 플렉시블 튜브(150)의 측면에 설치된다.
오링(163)은 베어링 본체(161)의 공간부에 설치되어 윤활제를 실링한다.
리테이너(165)는 테프론 재질로 링 형태로 형성되어 투입로(131)와 배출로(121)의 팽창 및 수축에 따라 투입로(131)와 배출로(121)가 좌우로 슬라이딩되도록 베어링 본체(161)의 공간부(161a) 양단에 설치된다. 이때, 리테이너(165)는 베어링 본체(161)의 저면보다 더 돌출되어 투입로(131) 및 배출로(121)와 단독으로 접촉되도록 하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
연속 투입장치(130)의 투입 호퍼(135)로 폐기물이 유입되면, 폐기물이 투입로(131)로 낙하되어 압착 스크류(133)에 의해 열분해로(120) 측으로 이동하게 된다.
압착 스크류(133)에 의해 이동되는 폐기물은 배출 게이트(137)의 자중에 의해 압축되면서 공기는 투입 호퍼(135)를 통해 외부로 배출된다.
폐기물이 압착되다가 배출 게이트(137)의 자중을 넘게 압착되면서 전진되면, 배출 게이트(137)가 개방되면서 폐기물이 열분해로(120)로 투입된다.
그리고, 압력이 해제되면 배출 게이트(137)는 자중에 의해 자동으로 폐쇄되는 과정을 반복하면서 폐기물을 열분해로(120) 내부로 연속 투입한다. 이때, 투입로(131)가 이중관으로 제작되어 내부에 냉각수가 순환되기 때문에 열에 의해 폐기물이 녹아 투입로(131)에 고착되는 것이 방지된다.
폐기물이 열분해로(120)로 투입되면, 열분해로(120)의 회전에 따라 전진되면서 연소로(110)에서 전달되는 고온의 열로 폐기물을 열분해하여 탄화부산물과 유증기와 열분해가스를 분리하여 배출로(121) 측으로 이동시킨다.
이때, 탄화부산물은 열분해로(120)의 수직 칸막이(123)의 하부를 통해 배출 호퍼(125) 측으로 이동되어 수집된 후 배출 호퍼(125)의 회전에 의해 배출 스크류(142)로 낙하되어 전진되면서 함체(141) 내부로 낙하되어 수집된다.
함체(141)에서 수집된 탄화부산물은 센서부(145)에서 기준 높이까지 쌓이면 이송 스크류(143)에 의해 외부로 배출된다.
그리고, 유증기와 열분해가스는 가스 배출로(141a)를 통해 배출되어 후처리된다.
한편, 열분해로(120)는 금속 재질로 제작되기 때문에 연소로(110)에서 전달되는 고온의 열로 인해 팽창 및 수축하게 되는 데, 팽창시 1차적으로 플렉시블 튜브(150)가 수축하게 되고, 플렉시블 튜브(150)의 수축범위보다 더 팽창이 이루어지게 되면, 열분해로(120)의 배출로(121)가 함체(141)의 유입홀(141b)을 통해 함체(141) 내부로 슬라이딩된다.
이때, 슬라이딩 베어링 부재(160)에서 배출로(121)가 리테이너(165)에 의해 슬라이딩되는 데, 슬라이딩시 오링(163)에 의해 윤활제가 누유되는 것이 방지된다.
또한, 투입로(131)와 배출로(121)가 이중관으로 제작되어 내부에 냉각수가 순환되기 때문에 열에 의해 오링(163)과 리테이너(165)가 파손되는 것이 방지된다.
그리고, 수축이 이루어지면 배출로(121)가 원위치로 복귀되고, 플렉시블 튜브(150)가 복원된다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
110 : 연소로 120 : 열분해로
130 : 연속 투입장치 140 : 가스 분리장치
150 : 플렉시블 튜브 160 : 슬라이딩 베어링 부재

Claims (7)

  1. 생산자 책임 재활용(EPR: Extended Producer Responsibility) 폐기물의 열분해 시스템에 있어서,
    일측에 버너가 설치되는 연소로와;
    상기 연소로의 상부에 설치되고, 메인 모터의 동력에 의해 회전되면서 상기 연소로에서 전달되는 고온의 열로 내부로 공급된 폐기물을 열분해하여 탄화부산물과 유증기와 열분해가스를 분리하여 배출로를 통해 배출하는 열분해로와;
    상기 열분해로의 입구 측에 투입로가 인입 설치되고, 제 1회전 모터와 연결된 압착 스크류로 투입 호퍼를 통해 투입되는 폐기물을 압착하여 연속 투입하는 연속 투입장치; 및
    상기 열분해로의 출구에 설치되고, 제 2회전 모터와 연결된 배출 스크류를 통해 상기 열분해로에서 배출되는 탄화부산물과 유증기와 열분해가스를 각각 분리시켜 배출하고, 상기 열분해로의 열팽창 및 수축에 대응되도록 상기 열분해로의 배출로가 내부로 인입 및 배출되는 가스 분리장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소로는,
    원통형의 1차 연소로와;
    상기 1차 연소로보다 지름이 큰 2차 연소로; 및
    상기 1차 연소로와 2차 연소로를 연결하는 복수의 열 이송관으로 구성되고,
    상기 열 이송관은,
    각각의 열 이송관에서 동일한 열량을 배출하도록 상기 버너 측에서 멀어질수록 점차로 지름이 커지는 것을 특징으로 하는 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열분해로는,
    회전시 탄화부산물을 수집하여 상기 가스 분리장치의 배출 스크류로 낙하시키도록 상기 배출로 측 내부에 배출 호퍼가 구비되는 것을 특징으로 하는 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연속 투입장치는,
    상기 투입로를 자중으로 밀폐시켜 공기를 상기 투입 호퍼로 배출시키고, 상기 열분해로의 가스의 배출을 차단하고, 자중 이상의 압력으로 폐기물이 상기 압착 스크류에 의해 투입되면 개방되면서 상기 열분해로로 폐기물이 투입되도록 상기 투입로 끝단에 경사면이 구비되고, 상기 경사면에 배출 게이트가 힌지 결합되는 것을 특징으로 하는 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 투입로 및 배출로는,
    이중관 형태로 형성되어 내부에 냉각수가 순환되고, 각각 상기 열분해로의 팽창 및 수축에 대응되도록 플렉시블 튜브가 설치되고, 상기 플렉시블 튜브의 측면에 슬라이딩 베어링 부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 베어링 부재는,
    하부의 공간부로 윤활제를 투입하는 윤활제 투입로가 형성되는 베어링 본체와;
    상기 베어링 본체의 공간부에 설치되어 윤활제를 실링하는 오링; 및
    상기 투입로와 배출로의 팽창 및 수축에 따라 상기 투입로와 배출로가 좌우로 슬라이딩되도록 상기 베어링 본체의 공간부 양단에 설치되는 리테이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 분리장치는,
    측면에 상기 제 2회전 모터와 상기 제 2회전 모터와 수평하게 연결되어 상기 열분해로의 배출로로 인입된 배출 스크류가 구비되고, 상부에 가스 배출로가 구비되며, 상기 열분해로의 배출로가 유입되도록 상기 배출로의 지름보다 큰 지름의 유입홀이 구비되는 함체와;
    상기 함체의 하부에서 경사지도록 설치되어 탄화부산물을 배출하는 이송 스크류; 및
    상기 함체에서 이송 스크류 상부에 설치되어 탄화부산물의 높이를 측정해서 탄화부산물이 기준 높이만큼 쌓이면 상기 이송 스크류를 동작시켜 배출하는 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템.
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