KR20240000674A

KR20240000674A - 폐기물의 열분해 시스템 및 이를 이용한 열분해 방법

Info

Publication number: KR20240000674A
Application number: KR1020220076801A
Authority: KR
Inventors: 임덕준; 박미정; 이경원
Original assignee: 임덕준; 박미정; 이경원
Priority date: 2022-06-23
Filing date: 2022-06-23
Publication date: 2024-01-03

Abstract

본 발명은 폐기물의 열분해 시스템 및 이를 이용한 열분해 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해 시스템은, 폐기물이 투입되고, 투입된 폐기물을 열분해하여 가연성 가스를 발생시키는 적어도 하나의 열분해로 및 열분해로에서 발생된 가연성 가스를 완전 연소시켜서 연소 가스를 발생시키는 연소로를 포함하는 열분해 유닛; 열분해로에서 발생된 가연성 가스를 냉각하여 오일을 생성하고, 미응축 가스를 배출하는 유화 유닛; 연소로에서 발생된 연소 가스를 공급받아 유화 유닛에서 생성되는 오일을 개질하여서 개질 오일을 생성하는 개질 유닛; 및 연소로에서 발생된 연소 가스의 폐열을 회수하는 폐열 회수 유닛을 포함하고, 개질 유닛에서 생성된 개질 오일은 연소로에 요구되는 열량에 대응하여 연소로로 선택적으로 추가 투입되어 완전 연소된다.

Description

폐기물의 열분해 시스템 및 이를 이용한 열분해 방법{PYROLYSIS SYSTEM FOR WASTE AND PYROLYSIS METHOD USING THE SAME}

본 발명은 폐기물의 열분해 시스템 및 이를 이용한 열분해 방법에 관한 것이다.

최근 산업의 발달에 따라 플라스틱 등을 원료로 하는 상품의 생산량이 급증하고 있다. 이와 같은 현상에 따라 폐플라스틱 등이 많이 발생되며 이를 효율적으로 처리하는 각종 방안이 제시되고 있다.

이러한 폐기물을 처리하는 방안 중 가장 널리 사용되고 있는 방안으로는 폐기물의 부피를 최소화시켜 매립 또는 소각하거나 해양에 투기하는 방안이 있다. 그러나, 폐기물을 지상에 매립하거나 해양에 투기하는 방안은 침출수로 인한 2차 오염피해, 매립지의 한정, 해양오염 및 해양 투기 행위 금지 등 많은 문제점이 있다.

그리고, 열분해 설비를 통해 폐기물을 열분해하여 처리하는 방안이 있다. 열분해 설비에서 수행되는 열분해 공정은 서로 다른 온도에서 수행되는 복수의 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 열분해 설비에서 수행되는 열분해 공정은, 약 150℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에서 폐기물에 함유된 수분을 증발시키는 건조 공정, 약 300℃ 내지 약 500℃의 온도 범위에서 폐기물을 연소시켜서 가연성 가스가 발생되는 가스화 공정 및 약 500℃를 초과하는 온도에서 폐기물의 열분해 이후 가연성 고형물인 재가 생성되는 고정탄소 연소 공정으로 구분될 수 있다.

한편, 종래에는 폐기물의 열분해 공정에서 발생하는 가연성 가스를 효율적으로 재사용하기 위해, 폐기물의 열분해 공정이 수행되는 열분해 설비의 후단에 보일러, 건조로 등과 같은 에너지 활용 설비를 설치하고, 열분해 설비의 폐열을 에너지 활용 설비로 회수하였다.

하지만, 이 경우, 열분해 설비로 공급되는 폐기물의 조성이 다양하기 때문에, 폐기물로부터 발생하는 가연성 가스의 조성이 달라지는 문제가 있다. 또한, 폐기물의 건조 공정, 가스화 공정 및 고정탄소 연소 공정이 각기 다른 온도 범위에서 수행되는 바, 각 공정에서 생성되는 에너지의 특징이 모두 상이하다는 문제가 있다. 이러한 문제들에 의해 열분해 설비에서 폐기물의 열분해시 발생하는 폐열이 에너지 활용 설비에 균일하게 공급될 수 없다는 문제가 유발된다.

따라서, 열분해 설비에서 폐기물의 열분해시 발생하는 폐열이 에너지 활용 설비로 균일하게 공급될 수 있는 열분해 시스템에 대한 개발이 요구되는 실정이다.

본 발명의 실시예들은 상술한 종래의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 열분해 설비에서 폐기물의 열분해시 발생하는 폐열이 에너지 활용 설비에 균일하게 공급될 수 있는 폐기물의 열분해 시스템 및 열분해 방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 폐기물이 투입되고, 투입된 상기 폐기물을 열분해하여 가연성 가스를 발생시키는 적어도 하나의 열분해로 및 상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스를 완전 연소시켜서 연소 가스를 발생시키는 연소로를 포함하는 열분해 유닛; 상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스를 냉각하여 오일을 생성하고, 미응축 가스를 배출하는 유화 유닛; 상기 연소로에서 발생된 연소 가스를 공급받아 상기 유화 유닛에서 생성되는 오일을 개질하여서 개질 오일을 생성하는 개질 유닛; 및 상기 연소로에서 발생된 연소 가스의 폐열을 회수하는 폐열 회수 유닛을 포함하고, 상기 개질기에서 생성된 개질 오일은 상기 연소로에 요구되는 열량에 대응하여 상기 연소로로 선택적으로 추가 투입되어 완전 연소되는, 폐기물의 열분해 시스템이 제공될 수 있다.

또한, 상기 연소로에 전기적으로 연결되고, 상기 연소로의 열량을 실시간으로 모니터링하는 센서부; 및 상기 센서부에서 센싱된 상기 연소로의 열량 값과 기 저장된 상기 연소로의 필요 열량 값을 비교 분석하여 상기 열분해 유닛, 상기 유화 유닛, 상기 개질 유닛 및 상기 폐열 회수 유닛 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 연소로에서 발생된 연소 가스가 유동되는 연소 가스 이송 라인을 포함하고, 상기 개질 유닛은, 적어도 하나의 개질기; 및 상기 개질기와 연결되고, 상기 유화 유닛에서 생성되는 오일을 상기 개질기의 상부에 분사하는 분사 장치를 포함하고, 상기 연소로에서 발생된 연소 가스는 상기 연소 가스 이송 라인을 통해 상기 개질기의 하부로 공급될 수 있다.

또한, 상기 개질 유닛으로부터 배출되는 개질 오일이 유동되는 개질 오일 이송 라인을 포함하고, 상기 개질 유닛은, 적어도 하나의 개질기; 및 상기 개질기와 연결되고, 상기 개질기로부터 배출되는 개질 오일이 이동되어 저장되는 개질 오일 저장 탱크를 포함하고, 상기 개질 오일 저장 탱크에 저장된 개질 오일은 상기 개질 오일 이송 라인을 통해 상기 연소로로 공급될 수 있다.

또한, 상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스가 유동되는 가연성 가스 이송 라인을 포함하고, 상기 가연성 가스 이송 라인은 상기 유화 유닛으로 연결되는 유화용 가스 공급 라인 및 상기 연소로로 연결되는 연소로 공급 라인으로 분기될 수 있다.

또한, 상기 개질 유닛을 통과한 연소 가스가 유동되는 연소 가스 이송 라인을 포함하고, 상기 개질 유닛은, 적어도 하나의 개질기를 포함하고, 상기 연소 가스 이송 라인은 상기 개질기와 상기 연소로 공급 라인 사이를 연결하고, 상기 개질기를 통과한 연소 가스는 상기 연소 가스 이송 라인을 통해 상기 연소로로 투입되어 완전 연소될 수 있다.

또한, 상기 유화 유닛에서 발생된 미응축 가스가 유동되는 미응축 가스 이송 라인을 포함하고, 상기 유화 유닛은, 적어도 하나의 냉각기; 및 상기 냉각기에서 생성되는 오일이 이동되어 저장되는 오일 저장소를 포함하고, 상기 유화 유닛에서 발생된 미응축 가스는 상기 미응축 가스 이송 라인을 통해 상기 연소로로 투입되어 완전 연소될 수 있다.

또한, 상기 폐열 회수 유닛은, 상기 연소로의 연소 과정에서 발생하는 폐열을 이용하여 스팀을 생산하는 보일러를 포함하고, 상기 개질 유닛은, 적어도 하나의 개질기; 상기 개질기와 연결되고, 상기 개질기로부터 배출되는 개질 오일이 이동되어 저장되는 개질 오일 저장 탱크; 및 상기 개질 오일 저장 탱크에 구비되고, 상기 보일러에서 생성된 스팀을 선택적으로 공급받아 열원으로 사용하는 히팅 부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 유화 유닛은, 적어도 하나의 냉각기를 포함하고, 상기 냉각기는, 상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스가 유동하는 유동 공간을 구비하는 본체; 및 상기 본체 내부에 구비되고, 냉각수가 유동하는 유동 공간을 구비하는 복수의 응축 부재를 포함하고, 상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스가 복수의 상기 응축 부재 중 상하 방향으로 인접하는 두 개의 상기 응축 부재 사이를 유동할 수 있다.

또한, 상기 응축 부재는, 상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스와 접촉되는 복수의 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는, 상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스의 유동방향과 어긋나는 방향으로 연장되는 복수의 접촉면 및 복수의 상기 접촉면 사이사이에 구비되는 연결면을 가질 수 있다.

또한, 상기 유화 유닛은, 적어도 하나의 냉각기를 포함하고, 상기 냉각기는, 상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스가 유동하는 유동 공간을 구비하는 본체; 상기 본체 내부에 구비되고, 냉각수가 유동하는 유동 공간을 구비하는 복수의 응축 부재; 및 상기 응축 부재의 적어도 일 단부에 구비되고, 복수의 상기 응축 부재 중 수평 방향으로 이웃하는 응축 부재들을 상호 연결하는 수평 연결 부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 유화용 가스 공급 라인으로부터 분기되어 상기 보일러 측으로 연장되는 플러싱 라인을 포함하고, 상기 플러싱 라인의 일단은 상기 유화용 가스 공급 라인와 연통되고, 상기 플러싱 라인의 타단은 상기 보일러와 연결될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 폐기물이 열분해 유닛의 열분해로에 투입되어 열분해되는 단계; 상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스가 유화 유닛의 냉각기 및 상기 열분해 유닛의 연소로 중 적어도 하나로 유동되는 단계; 상기 연소로에서 발생된 가연성 가스가 상기 냉각기에서 냉각되어 오일이 생성되는 단계; 상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스가 상기 연소로에 투입되어 완전 연소되는 단계; 상기 연소로에서 발생된 연소 가스가 개질 유닛의 개질기로 공급되어 상기 냉각기에서 생성된 오일이 개질되어서 개질 오일이 생성되는 단계; 상기 연소로에 요구되는 열량에 대응하여 상기 개질 유닛에서 생성된 개질 오일이 상기 연소로로 추가적으로 투입되어 완전 연소되는 단계; 및 상기 연소로에서 발생된 연소 가스의 폐열이 폐열 회수 유닛으로 회수되는 단계를 포함하는, 폐기물의 열분해 방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 폐기물의 열분해 시스템 및 열분해 방법은 열분해 설비에서 폐기물의 열분해시 발생하는 폐열이 에너지 활용 설비에 균일하게 공급될 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물의 열분해 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 폐기물의 열분해 시스템을 도시한 공정도이다.
도 3은 도 1의 폐기물의 열분해 시스템의 개질 유닛을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 폐기물의 열분해 시스템의 유화 유닛을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물의 열분해 방법을 도시한 공정도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물의 열분해 방법을 도시한 순서도이다.

이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 일측, 타측, 상측, 하측 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물의 열분해 시스템의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물의 열분해 시스템(1)은 열분해 유닛(10), 유화 유닛(20), 개질 유닛(30), 폐열 회수 유닛(40), 센서부(50) 및 제어부(60)를 포함할 수 있다.

열분해 유닛(10)은 폐기물을 공급받아 열분해하는 열분해 공정이 수행되는 부분으로, 열분해 유닛(10)에서 수행되는 열분해 공정은 서로 다른 온도에서 수행되는 복수의 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 열분해 유닛(10)에서 수행되는 열분해 공정은, 약 150℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에서 폐기물에 함유된 수분을 증발시키는 건조 공정, 약 300℃ 내지 약 500℃의 온도 범위에서 폐기물을 연소시켜서 가연성 가스가 발생되는 가스화 공정 및 약 500℃를 초과하는 온도에서 폐기물의 열분해 이후 가연성 고형물인 재가 생성되는 고정탄소 연소 공정으로 구분될 수 있다.

이때, 열분해 유닛(10)의 열분해 공정 중 가스화 공정에서 발생되는 가연성 가스는 유화 유닛(20)을 통해 냉각되고, 개질 유닛(30)을 통해 개질되어 개질 오일로서 저장될 수 있다. 이렇게 생성된 개질 오일은 열분해 유닛(10)의 열분해 공정 중 건조 공정 및 고정탄소 연소 공정 중 적어도 하나의 공정에서 열량이 부족한 경우, 열분해 유닛(10)으로 추가적으로 투입되어 건조 공정 및 고정탄소 연소 공정 중 적어도 하나의 공정에서 요구되는 열량을 보충하는 역할을 수행할 수 있다.

각 열분해로(11a, 11b, 11c)는 병렬로 연결되어 서로 독립적으로 작동 가능하게 마련될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 열분해로(11a), 제2 열분해로(11b) 및 제3 열분해로(11c)에 해당하는 3 개의 열분해로를 도시하였으나, 이는 일 예에 불과하고, 이로 인해, 본 발명의 사상이 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 설계에 따라 열분해로는 1 개 또는 다양한 개수 및 형태로 구비될 수 있다.

도시하지는 않았으나, 각 열분해로(11a, 11b, 11c)에는 연소에 필요한 기체의 투입을 위한 기체 공급부, 경유 등 연소에 필요한 연료가 투입되는 라인(미도시), 냉각수가 유동되는 라인(미도시), 열분해로(11a, 11b, 11c)에서 폐기물의 열분해 이후 남는 재를 배출하는 재 배출 수단(미도시) 등이 추가로 연결될 수 있다.

한편, 열분해로(11a, 11b, 11c)에는 각각 가연성 가스 유도 라인(111a, 111b, 111c)이 연결될 수 있다. 가연성 가스 유도 라인(111a, 111b, 111c)은 일 예로 가스 덕트로서 구비될 수 있다. 이러한 가연성 가스 유도 라인(111a, 111b, 111c)에는 각각 이송 경로를 개폐할 수 있는 가스 댐퍼(112a, 112b, 112c)가 설치될 수 있다.

가스 댐퍼(112a, 112b, 112c)는 열분해로(11a, 11b, 11c)에서 발생된 가연성 가스의 유동을 선택적으로 차단할 수 있다. 이렇게 가스 댐퍼(112a, 112b, 112c)의 개폐 동작에 따라, 열분해로(11a, 11b, 11c)에서 발생된 가연성 가스가 가연성 가스 유도 라인(111a, 111b, 111c)을 통해 가연성 가스 이송 라인(113)으로 유동된다.

가연성 가스 이송 라인(113)은 유화용 가스 공급 라인(114) 및 연소로 공급 라인(115)으로 분기될 수 있다. 유화용 가스 공급 라인(114)은 후술할 유화 유닛(20)의 냉각기(21)로 연결되어 후술할 유화 유닛(20)의 냉각기(21)에 가연성 가스를 공급한다. 연소로 공급 라인(115)은 연소로(12)로 연결되어 연소로(12)에 가연성 가스를 공급한다. 연소로 공급 라인(115)을 통해 연소로(12)로 투입되는 가스는 완전 연소될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.

유화용 가스 공급 라인(114) 및 연소로 공급 라인(115)에는 각각 가연성 가스의 유동을 선택적으로 차단하는 가스 댐퍼(116, 117)가 구비될 수 있다. 가스 댐퍼(116, 117)의 개폐 동작에 의해 가연성 가스 이송 라인(113)으로 유동되는 가연성 가스가 유화용 가스 공급 라인(114) 또는 연소로 공급 라인(115)으로 선택적으로 유동될 수 있다.

유화용 가스 공급 라인(114)을 통해 후술할 유화 유닛(20)의 냉각기(21)에 투입된 가연성 가스는 후술할 유화 유닛(20)의 냉각기(21)에서 냉각되면서 적어도 일부가 오일로서 응축될 수 있다. 다르게 말하면, 후술할 유화 유닛(20)의 냉각기(21)에서 가연성 가스는 오일과 오일로 응축되지 못한 미응축 가스로 분리된다. 여기서, 오일은 후술할 유화 유닛(20)의 오일 저장소(22)에 임시 저장될 수 있고, 미응축 가스는 미응축 가스 이송 라인(213)을 통해 유동된다.

이렇게 유화용 가스가 후술할 유화 유닛(20)의 냉각기(21) 내에서 오일로 응축되는 과정에서 오일 찌꺼기 등과 같은 이물질이 냉각기(21) 내에 축적될 수 있다. 냉각기(21) 내에 축적된 오일 찌꺼기 등과 같은 이물질은 냉각기(21)에서 유화용 가스의 응축 효율 저하를 유발할 가능성이 있다. 이에 따라, 냉각기(21) 내의 이물질을 제거하기 위한 플러싱 유체가 유동하는 플러싱 라인(118a)이 유화용 가스 공급 라인(114)로부터 분기될 수 있다. 플러싱 라인(118a)은 유화용 가스 공급 라인(114)으로부터 분기되어 후술할 폐열 회수 유닛(40)의 보일러(41) 측으로 연장될 수 있다.

플러싱 라인(118a)은 후술할 폐열 회수 유닛(40)의 보일러(41)와 연결되어 후술할 폐열 회수 유닛(40)의 보일러(41)에서 생성된 스팀과 같은 플러싱 유체를 공급받을 수 있다. 이러한 플러싱 라인(118a)은 유화용 가스 공급 라인(114)에 연결된 가스 댐퍼(117)의 후단에서 분기될 수 있다. 플러싱 라인(118a)의 일단은 유화용 가스 공급 라인(114)와 연통되고, 플러싱 라인(118a)의 타단은 후술할 폐열 회수 유닛(40)의 보일러(41)와 연결될 수 있다.

이때, 플러싱 라인(118a)에는 플러싱 밸브(119a)가 설치될 수 있다. 플러싱 밸브(119a)의 개폐는 제어부(60)에 의해 제어될 수 있으며, 제어부(60)에 의해 개폐되는 플러싱 밸브(119a)에 의해 플러싱 라인(118a)을 유동하는 스팀 등과 같은 플러싱 유체의 흐름이 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어부(60)는 후술할 유화 유닛(20)의 냉각기(21) 내에 유화용 가스를 공급하기 위한 제1 모드시 유화용 가스 공급 라인(114)에 설치된 가스 댐퍼(117)를 개방하고, 플러싱 밸브(119a)를 폐쇄할 수 있다. 이와는 달리, 제어부(60)는 후술할 유화 유닛(20)의 냉각기(21) 내에 축적된 이물질을 제거하기 위한 제2 모드시 유화용 가스 공급 라인(114)에 설치된 가스 댐퍼(117)를 폐쇄하고, 플러싱 밸브(119a)를 개방할 수 있다.

한편, 플러싱 라인(118a)을 유동하는 플러싱 유체는 냉각기(21) 내로 공급되어 냉각기(21) 내의 이물질을 제거한 후, 이물질 배출 라인(118b)을 통해 배출될 수 있다. 이물질 배출 라인(118b)에는 이물질 배출 배브(119b)가 설치될 수 있으며, 이물질 배출 라인(118b)을 통해 이송되는 이물질은 이물질 배출 라인(118b)과 연결된 별도의 이물질 수거부(1181)로 수거될 수 있다.

본 실시예에서는 후술할 폐열 회수 유닛(40)의 보일러(41)에서 생성되는 스팀을 플러싱 유체로 활용하는 경우를 일 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시에 불과하고, 이로 인해, 본 발명의 사상이 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 스팀뿐만 아니라, 오일 찌꺼기 세정액 등과 같은 플러싱 유체를 저장 및 공급하는 플러싱 유체 공급부가 별도로 구비될 수도 있다.

한편, 열분해로(11a, 11b, 11c)로부터 발생된 가연성 가스는 가연성 가스 유도 라인(111a, 111b, 111c), 가연성 가스 이송 라인(113) 및 연소로 공급 라인(115)을 통해 모두 연소로(12)로 공급될 수 있다. 이와는 달리, 열분해로(11a, 11b, 11c)로부터 발생된 가연성 가스는 가연성 가스 유도 라인(111a, 111b, 111c), 가연성 가스 이송 라인(113) 및 유화용 가스 공급 라인(114)을 통해 후술할 유화 유닛(20)의 냉각기(21)로 모두 공급될 수도 있다. 아울러, 필요에 따라, 가연성 가스 유도 라인(111a, 111b, 111c), 가연성 가스 이송 라인(113) 및 연소로 공급 라인(115) 또는 유화용 가스 공급 라인(114)을 통해 연소로(12)와 후술할 유화 유닛(20)의 냉각기(21)로 적절하게 분배되어 공급될 수도 있다.

연소로(12)는 연소로 공급 라인(115)을 통해 열분해로(11a, 11b, 11c)로부터 발생된 가연성 가스를 공급받을 수 있다. 또한, 연소로(12)는 미응축 가스 이송 라인(213)을 통해 후술할 유화 유닛(20)의 냉각기(21)에서 오일로 응축되지 못한 미응축 가스를 공급받을 수도 있다. 연소로(12)로 공급되는 미응축 가스는 연소로(12)로 공급되어 연소로(12)에서 완전 연소되거나, 연소로(12)의 전단에서 연소용 기체와 혼합된 상태로 연소로(12)에서 완전 연소될 수 있다.

뿐만 아니라, 연소로(12)는 연소 가스 이송 라인(311)을 통해 후술할 개질 유닛(30)의 개질기(31)를 통과한 연소 가스를 공급받을 수도 있다. 개질기(31)를 통과한 연소 가스는 연소로(12)로 공급되어 연소로(12)에서 완전 연소되거나, 연소로(12)의 전단에서 연소용 기체와 혼합된 상태로 연소로(12)에서 완전 연소될 수 있다.

이때, 연소로(12)에서 요구되는 필요 열량은 제어부(60)에 기 저장될 수 있으며, 연소로(12)의 실시간 열량은 센서부(50)에 의해 실시간으로 모니터링되어 제어부(60)로 전송될 수 있다. 제어부(60)는 기 저장된 연소로(12)의 필요 열량과 센서부(50)에 의해 측정된 연소로(12)의 실시간 열량을 비교 분석하여 후술할 개질 유닛(30)의 개질기(31)에서 생성된 개질 오일 중 적어도 일부가 연소로(12)로 공급되도록 제어할 수 있다. 이에 대해서는 후술하겠다.

한편, 연소로(12)에는 연소에 필요한 기체의 투입을 위한 팬(미도시)이 구비될 수 있다. 이러한 팬을 통해 연소에 필요한 외기나 후술할 유화 유닛(20)의 냉각기(21)에서 발생된 미응축 가스, 후술할 개질 유닛(30)의 개질기(31)를 통과한 연소 가스 등과 외기가 혼합된 혼합가스가 연소로(12)로 공급될 수 있다.

연소로(12)의 후단에는 연소로(12)로부터 배출되는 연소 가스가 유동하는 연소 가스 배출 라인(121)이 연결될 수 있다. 이때, 연소 가스 배출 라인(121)으로부터 연소 가스 이송 라인(123)이 분기될 수 있고, 이러한 연소 가스 이송 라인(123)을 통해 연소 가스가 후술할 개질 유닛(30)의 개질기(31)로 공급될 수 있다.

연소 가스 이송 라인(121)은 보일러측 연소 가스 이송 라인(125)과 건조로측 연소 가스 이송 라인(126)으로 분기될 수 있다. 이때, 연소 가스 배출 라인(121) 및 연소 가스 이송 라인(123)에는 각각 가스 댐퍼(122, 124)가 설치될 수 있다. 가스 댐퍼(122, 124)는 연소로(12)에서 발생된 연소 가스의 유동을 선택적으로 차단할 수 있다.

유화 유닛(20)은 열분해 유닛(10)에서 발생되는 가연성 가스를 공급받아 냉각하여 오일을 생성하고, 미응축 가스를 배출할 수 있다. 이를 위해, 유화 유닛(20)은 투입된 가연성 가스로부터 오일을 생성하는 장치들을 포함할 수 있다.

유화 유닛(20)은 적어도 하나의 냉각기(21)를 포함할 수 있다. 냉각기(21)는 유화용 가스 공급 라인(114)과 연결되어 냉각기(21)의 내부에는 가연성 가스가 투입될 수 있다. 냉각기(21)에서는 가연성 가스를 통해 오일을 생성하는 공정이 수행될 수 있다. 냉각기(21)에서 생성된 오일은 오일 저장소(22)에 임시 저장되었다가 개질 유닛(30)으로 이동할 수 있고, 미응축 가스는 미응축 가스 이송 라인(213)을 통해 연소기(12)로 이동할 수 있다.

구체적으로, 냉각기(21)에서는 가연성 가스가 오일과 오일로 응축되지 못한 미응축 가스로 분리되는 냉각 공정이 수행될 수 있다. 이를 위해, 냉각기(21)는 열분해로(11a, 11b, 11c)에서 발생된 가연성 가스가 유동하는 유동 공간을 구비하는 본체(211) 및 본체(211) 내부에 구비되고, 냉각수가 유동하는 유동 공간(214)을 구비하는 복수의 응축 부재(212)를 포함할 수 있다.

이때, 열분해로(11a, 11b, 11c)에서 발생된 가연성 가스가 복수의 응축 부재(212) 중 상하 방향으로 인접하는 두 개의 응축 부재(212) 사이를 유동할 수 있다. 여기서, 상하 방향은 도 4의 y축 방향을 의미한다. 복수의 응축 부재(212) 중 상하 방향으로 인접하는 두 개의 응축 부재(212) 사이는 가연성 가스가 유동하는 가연성 가스 유로로 이해될 수도 있다.

한편, 응축 부재(212)는 열분해로(11a, 11b, 11c)에서 발생된 가연성 가스와 접촉되는 복수의 돌출부(213)를 포함할 수 있다. 이때, 돌출부(213)는 열분해로(11a, 11b, 11c)에서 발생된 가연성 가스의 유동방향과 어긋나는 방향으로 연장되는 복수의 접촉면(2131) 및 복수의 접촉면(2131) 사이사이에 구비되는 연결면(2132)을 포함할 수 있다.

복수의 접촉면(2131)은 각각 가연성 가스의 유동방향과 실질적으로 수직하게 접촉되는 면을 의미하고, 연결면(2132)은 복수의 접촉면(2131)을 연결하는 면을 의미한다. 접촉면(2131)과 연결면(2132)은 일체로 형성될 수 있으며, 이러한 응축 부재(212)의 구조적 특성에 의해, 냉각수와 가연성 가스의 접촉 면적이 증가됨에 따라, 보다 효율적으로 유입된 가연성 가스를 냉각시키는 것이 가능하다. 이에 따라, 응축 부재(212) 내에서의 오일 수율이 향상될 수 있다.

복수의 응축 부재(212)는 별도로 구비되는 연결 플레이트(215)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 복수의 응축 부재(212)는 연결 플레이트(215)에 상하 방향으로 소정 간격으로 이격되게 결합될 수 있다. 연결 플레이트(215)는 본체(211)의 내측면에 설치될 수 있다.

응축 부재(212)의 일 단부에는 냉각수 유입 라인(2111)이 연결될 수 있으며, 응축 부재(212)의 타 단부에는 냉각수 토출 라인(2112)이 연결될 수 있다. 이러한 냉각수 유입 라인(2111) 및 냉각수 토출 라인(2112)은 각각 연결관(2151)과 플랜지 연결될 수 있다. 연결관(2151)은 연결 플레이트(215) 및 본체(211)에 관통 삽입될 수 있고, 연결관(2151)에는 응축 부재(212)가 연결될 수 있다.

냉각수 유입 라인(2111)을 통해 응축 부재(212)의 유동 공간(214)으로 공급되는 냉각수의 온도는 일 예로 약 50℃일 수 있다. 복수의 응축 부재(212)에 공급되는 냉각수의 온도는 서로 다를 수 있으며, 각각의 응축 부재(212)에 공급되는 냉각수의 온도는 약 5℃ 내지 약 80℃의 온도 범위에서 적절하게 선택될 수 있다.

이때, 유화용 가스 공급 라인(114)이 본체(211)의 외측에서 연결 플레이트(215)에 내삽된 연결관(2152)과 플랜지 체결될 수 있다. 또한, 미응축 가스 이송 라인(213)이 본체(211)의 외측에서 플레이트(215)에 내삽된 연결관(2152)과 플랜지 체결될 수 있다. 이로써, 유화용 가스 공급 라인(114)을 통해 본체(211)의 내부로 공급된 가연성 가스가 공급되어 응축되고, 본체(211)의 내부에서 발생된 미응축 가스가 미응축 가스 이송 라인(213)을 통해 배출될 수 있다.

한편, 응축 부재(212)는 필요에 따라 수평 확장 가능하게 구비될 수 있다. 이를 위해, 응축 부재(212)의 적어도 일 단부에는 수평 연결 부재(미도시)가 구비될 수 있다. 이에, 복수의 응축 부재(212) 중 수평 방향(도 5의 x축 방향)으로 이웃하는 응축 부재들이 상호 연결될 수 있다. 본 실시예에서는 응축 부재(212)가 본체(211)의 내부에 4 개로 구비되고, 4 개의 응축 부재(212)가 본체(211)의 내부에 상하 방향으로 배치되는 경우를 일 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 응축 부재(212)의 개수나 응축 부재(212)의 배치 관계는 제한되지 않는다.

냉각기(21)에서 발생된 오일은 오일 저장소(22)에 임시 저장될 수 있다. 오일 저장소(22)에 임시 저장된 오일은 후술할 개질 유닛(30)의 개질기(31) 사이에 연결되는 오일 이송 라인(221)을 통해 후술할 개질 유닛(30)의 개질기(31)로 공급될 수 있다. 이때, 오일 이송 라인(221)에는 오일의 유동을 제어하는 펌프(222)가 설치될 수 있다. 다만, 도면에 도시된 펌프(222)의 위치 및 개수는 예시적인 것으로 설계에 따라 달라질 수 있다.

미응축 가스 이송 라인(213)에는 유화 유닛(20)에서 오일로 응축되지 못한 미응축 가스가 이송된다. 미응축 가스 이송 라인(213)에는 이송로 개폐 제어를 위한 가스 댐퍼(214)가 구비되며, 미응축 가스의 이송을 위한 팬(미도시)이 구비될 수 있다. 가스 댐퍼(214) 및 팬은 가스의 유동을 보조하기 위한 것으로 경우에 따라 생략되는 것도 가능하며, 그 위치 및 개수는 제한되지 않는다.

연소로 공급 라인(115) 및 미응축 가스 이송 라인(213)은 연소로(12)와 연결된다. 연소로 공급 라인(115) 및 미응축 가스 이송 라인(213)을 통해 이송되는 가스는 연소로(12)로 공급되어 완전 연소되고, 이때 발생된 열이 폐열 회수 유닛(40)으로 공급되어 회수될 수 있다.

개질 유닛(30)은 연소로(12)에서 발생된 연소 가스를 공급받아 유화 유닛(20)에서 발생되는 오일을 공급받아 개질하여서 개질 오일을 생성할 수 있다.

이를 위해, 개질 유닛(30)은 적어도 하나의 개질기(31), 개질기(31)와 연결되고, 냉각기(21)에서 생성되는 오일을 개질기(31)의 상부에 분사하는 분사 장치(32), 개질기(31)와 연결되고, 개질기(31)로부터 배출되는 개질 오일이 이동되어 저장되는 개질 오일 저장 탱크(33) 및 개질 오일 저장 탱크(33)에 구비되고, 후술할 폐열 회수 유닛(40)의 보일러(41)에서 생성된 스팀을 선택적으로 공급받아 열원으로 사용하는 히팅 부재(34)를 포함할 수 있다.

오일 이송 라인(221)을 통해 오일 저장소(22)로부터 개질기(31)로 공급되는 오일은 일 예로 수분, 왁스, 타르 등과 같은 고분자 탄화수소가 주류를 이루고 있어 연소로(12)에서 직접 연소되기에는 부적합하다. 이에, 개질기(31)는 오일 저장소(22)로부터 제공되는 오일을 개질하여 고분자 탄화수소를 저분자 탄화수소로 변환할 수 있다.

이를 위해, 개질기(31)에는 오일 이송 라인(221)이 연결되어 오일 이송 라인(221)을 통해 오일을 공급받을 수 있다. 또한, 개질기(31)에는 연소 가스 이송 라인(123)이 연결되어 연소 가스 이송 라인(123)을 통해 연소로(12)에서 발생된 연소 가스를 공급받을 수 있다. 도 3의 점선 화살표로 도시된 바와 같이, 연소 가스가 연소 가스 이송 라인(123)을 통해 개질기(31)로 공급될 수 있으며, 도 3의 실선 화살표로 도시된 바와 같이, 개질기(31)로부터 배출되는 연소 가스는 연소 가스 이송 라인(311)을 따라 유동할 수 있다.

이때, 개질기(31)의 내부에는 오일의 개질을 위한 세라믹 재질의 충전재가 구비될 수 있다. 이러한 충전재는 일 예로 볼이나 링 형상으로 구비될 수 있다. 다만, 이는 예시에 불과하고, 이로 인해, 본 발명의 사상이 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 개질기(31)의 상부에서 공급되는 오일과 개질기(31)의 하부에서 공급되는 연소 가스가 서로 충분하게 접촉될 수 있는 통로를 형성하는 형상이라면 충전재의 형상으로 채용이 가능하다.

개질기(31)의 개질 오일은 개질 오일 이송 라인(312)를 따라 개질 오일 저장 탱크(33)로 이송될 수 있다. 개질 오일 이송 라인(312)에는 개질 오일의 유동을 제어하는 펌프(314)가 설치될 수 있다. 다만, 도면에 도시된 펌프(314)의 위치 및 개수는 예시적인 것으로 설계에 따라 달라질 수 있다.

분사 장치(32)는 일 예로 오일 이송 라인(221)을 유동하는 오일을 개질기(31) 내부로 분사할 수 있는 복수의 노즐로 구비될 수 있다. 분사 장치(32)는 개질기(31)의 상부에 배치되어 개질기(31)의 상부에서 하부를 향해 오일을 분사할 수 있다.

이때, 분사 장치(32)를 통해 분사되는 오일은 연소 가스 이송 라인(123)을 통해 개질기(31)의 하부로 공급되는 연소 가스와 만나 개질될 수 있다. 예를 들어, 연소 가스 이송 라인(123)을 유동하는 연소 가스는 약 500℃를 기준으로 하여 약 300℃ 내지 800℃의 범위의 온도로 개질기(31)의 하부로 공급될 수 있다.

개질 오일 저장 탱크(33)에 저장되는 개질 오일은 연소로(12)의 필요 열량 값에 대응하여 연소로(12)로 추가적으로 공급될 수 있다. 이를 위해, 개질 오일 저장 탱크(33)에는 개질 오일 이송 라인(331)이 연결될 수 있다. 개질 오일 이송 라인(331)에는 개질 오일의 유동을 제어하는 펌프(332)가 설치될 수 있다. 다만, 도면에 도시된 펌프(332)의 위치 및 개수는 예시적인 것으로 설계에 따라 달라질 수 있다. 이렇게 연소기(12)에 추가 공급되는 개질 오일에 의해 연소기(12)에 부족한 에너지가 보충됨에 따라, 후술할 폐열 회수 유닛(40)의 보일러(41)에서 안정적인 스팀 생산이 가능해지고, 후술할 폐열 회수 유닛(40)의 건조로(42)에 열원이 안정적으로 공급될 수 있다.

한편, 도시하지는 않았으나, 개질 오일 저장 탱크(33)의 하부에는 배수 밸브가 설치되어 개질 오일 저장 탱크(33)의 내부의 수분이 제거될 수 있도록 한다. 또한, 개질 오일 저장 탱크(33)의 상부에는 방폭형 가스 제거 설비가 설치될 수 있다.

히팅 부재(34)는 개질 오일 저장 탱크(33)에 저장된 개질 오일의 유동을 위해 후술할 폐열 회수 유닛(40)의 보일러(41)에서 생성된 스팀을 선택적으로 공급받아 열원으로 사용하여 발열될 수 있다. 이를 위해, 히팅 부재(34)는 개질 오일 저장 탱크(33)의 내부에 구비될 수 있고, 스팀 공급 라인(411)과 연결될 수 있다. 도 3의 일점쇄선 화살표로 도시된 바와 같이, 후술할 폐열 회수 유닛(40)의 보일러(41)에서 생성된 스팀이 스팀 공급 라인(411)을 통해 히팅 부재(34)로 공급될 수 있다.

한편, 개질기(31)의 상부에는 연소 가스 이송 라인(311)이 연결될 수 있다. 개질기(31)로부터 배출되는 연소 가스는 연소 가스 이송 라인(311)을 따라 유동하여 연소로(12)의 전단의 연소용 공기와 혼합될 수 있다. 개질기(31)로부터 배출되는 연소 가스는 연소로(12)의 전단의 연소용 공기와 혼합된 상태로 연소로(12)로 공급되어 완전 연소될 수 있다.

폐열 회수 유닛(40)은 연소로(12)에서 발생된 연소 가스의 폐열을 회수할 수 있다. 이를 위해, 폐열 회수 유닛(40)은 연소로(12)의 후단에 구비되어 연소로(12)에서 발생된 연소 가스의 폐열을 회수하는 보일러(41) 및 건조로(42)를 포함할 수 있다.

보일러(41)는 연소로(12)의 연소 과정에서 발생하는 폐열을 공정수로 회수하여 스팀을 생산할 수 있다. 보일러(41)는 보일러측 연소 가스 이송 라인(125)를 통해 연소 가스 이송 라인(121)과 연결될 수 있고, 건조로(42)는 건조로측 연소 가스 이송 라인(126)을 통해 연소 가스 이송 라인(121)과 연결될 수 있다.

한편, 보일러(41)에서 발생된 스팀은 히팅 부재(34)로 공급되어 활용될 수 있다. 보일러(41)에서 폐열 회수 후 배출되는 연소 가스는 별도의 방지 시설들을 거친 후 배출될 수 있다. 예를 들어, 방지 시설로서 반건식 반응탑, 백필터, 스택, 스크러버(scrubber), 선택적 촉매 환원 장치(SCR), 선택적 무촉매 환원 장치(SNCR), 사이클론(cyclone) 등이 구비될 수 있다.

센서부(50)는 연소로(12)의 열량을 실시간으로 모니터링할 수 있다. 이를 위해, 센서부(50)는 열분해 유닛(10)의 연소로(12)에 전기적으로 연결될 수 있다. 센서부(50)에서 측정된 연소로(12)의 열량 값은 연소기(12)에 대한 개질 오일의 공급 여부를 결정하는데 활용될 수 있다.

제어부(60)는 센서부(50)에서 센싱된 연소로(12)의 열량 값과 기 저장된 연소로(12)의 필요 열량 값을 비교 분석하여 열분해 유닛(10), 유화 유닛(20), 개질 유닛(30) 및 폐열 회수 유닛(40) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.

이를 위해, 제어부(60)는 일 예로, 소형 내장형 컴퓨터로 이루어질 수 있고, 프로그램, 메모리, CPU로 이루어지는 데이터 처리부 등을 구비할 수 있다. 여기서, 프로그램은 센서부(50)로부터 전달되는 연소로(12)의 열량 값을 토대로 열분해 유닛(10), 유화 유닛(20), 개질 유닛(30) 및 폐열 회수 유닛(40) 중 적어도 하나를 제어하기 위한 알고리즘을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 프로그램은 컴퓨터 기억 매체 예컨대 플렉시블 디스크, 컴팩트 디스크, 하드 디스크, MO(광자기 디스크) 등의 메모리에 저장되어서 제어부(60)에 인스톨될 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물의 열분해 시스템(1)은 폐기물의 열분해시 발생하는 가연성 가스를 효율적으로 재사용하여 폐기물의 열분해시 발생하는 연소로(12)의 폐열이 에너지 활용 설비에 해당하는 폐열 회수 유닛(40)에 균일하게 공급될 수 있다는 효과가 있다.

또한, 폐기물의 열분해시 발생되는 가연성 가스를 효율적으로 재사용하여 자원의 낭비를 방지할 수 있다는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 폐기물의 열분해시 발생되는 가연성 가스를 통해 효율적으로 오일을 생성하여 자원의 재활용도를 높일 수 있다는 효과가 있다.

이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물의 열분해 시스템을 이용한 열분해 방법에 대하여 설명한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 천정 크레인 등의 투입 수단(미도시)을 통해 폐기물이 열분해로(11a, 11b, 11c)에 투입되어 열분해된다 (S10). 예를 들어, 열분해로(11a, 11b, 11c)에서 열분해되는 폐기물은 폐플라스틱을 포함할 수 있다. 폐기물은 이동수단 등에 의해 야적장에 반입될 수 있고, 열분해 유닛(10)에 투입되기 적합한 크기 및 형태로 구성될 수 있다.

한편, 열분해로(11a, 11b, 11c)에는 연소에 필요한 기체 및 연료가 투입된다. 예를 들어, 각 열분해로(11a, 11b, 11c)에는 외기가 공급되거나, 혼합가스가 공급될 수 있다. 이때, 열분해로(11a, 11b, 11c)에서 폐기물이 연소되는 과정에서 가연성 가스가 발생된다.

다음으로, 열분해로(11a, 11b, 11c)에서 발생된 가연성 가스가 가연성 가스 이송 라인(113)을 통해 유화 유닛(20)의 냉각기(21) 및 열분해 유닛(10)의 연소로(12) 중 적어도 하나로 유동된다 (S20). 열분해로(11a, 11b, 11c)에 잔류하는 재는 에이프런 컨베이어(apron conveyor) 등의 폐기물 이송 장치를 통해 별도로 처리될 수 있다.

이때, 열분해 유닛(10)의 연소로(12)에서 발생된 가연성 가스는 열분해 초기에는 유화용 가스 공급 라인(114)으로 유동되고, 열분해 중기 이후부터 연소로 공급 라인(115)으로 유동될 수 있다.

이를 위해, 열분해 초기시 제어부(60)는 유화용 가스 공급 라인(114)에 설치된 가스 댐퍼(117)가 개방되도록 가스 댐퍼(117)를 제어하고, 연소로 공급 라인(115)에 설치된 가스 댐퍼(161)는 폐쇄되도록 가스 댐퍼(161)를 제어한다. 또한, 열분해 중기 이후부터 제어부(60)는 유화용 가스 공급 라인(114)에 설치된 가스 댐퍼(117)가 폐쇄되도록 가스 댐퍼(117)를 제어하고, 연소로 공급 라인(115)에 설치된 가스 댐퍼(161)가 개방되도록 가스 댐퍼(161)를 제어한다.

다음으로, 연소로(12)에서 발생된 가연성 가스가 냉각기(21)에서 냉각되어 오일이 생성된다 (S30). 유화용 가스 공급 라인(114)을 통해 냉각기(21)에 투입된 가연성 가스는 냉각기(21)에서 냉각되면서 적어도 일부가 오일로서 응축될 수 있다. 다르게 말하면, 냉각기(21)에서 가연성 가스는 오일과 오일로 응축되지 못한 미응축 가스로 분리된다. 그리고, 오일은 오일 저장소(22)에 임시 저장되었다가 개질 유닛(30)의 개질기(31)로 공급되고, 미응축 가스는 미응축 가스 이송 라인(213)을 통해 열분해 유닛(10)의 연소로(12)로 공급된다.

다음으로, 열분해로(11a, 11b, 11c)에서 발생된 가연성 가스가 연소로(12)에 투입되어 완전 연소된다 (S40). 이때, 연소로(12)에는 연소에 필요한 외기나 후술할 유화 유닛(20)의 냉각기(21)에서 발생된 미응축 가스, 후술할 개질 유닛(30)의 개질기(31)를 통과한 연소 가스 등과 외기가 혼합된 혼합가스가 공급될 수 있다.

그리고, 연소로(12)에서 발생된 연소 가스가 개질 유닛(30)의 개질기(31)로 공급되어 냉각기(21)에서 생성된 오일이 개질됨에 따라, 개질 오일이 생성된다 (S40). 이렇게 생성된 개질 오일은 개질 오일 저장 탱크(33)에 저장되었다가 연소로(12)에 요구되는 열량에 대응하여 개질기(31)에서 생성된 개질 오일이 연소로(12)로 추가적으로 투입되어 완전 연소된다 (S50).

다음으로, 연소로(12)에서 발생된 연소 가스의 폐열이 폐열 회수 유닛(40)으로 회수된다 (S60). S50 단계에서 개질기(31)에서 생성된 개질 오일이 연소로(12)의 필요 열량에 대응하여 연소로(12)로 추가적으로 투입되기 때문에, 연소로(12)의 폐열이 종래와 달리 균일하게 발생하며, 이로써, 연소로(12)의 폐열이 항시 회수 유닛(40)으로 균일하게 공급될 수 있다.

이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

1: 열분해 시스템 10: 열분해 유닛
11a: 제1 열분해로 11b: 제2 열분해로
11c: 제3 열분해로 12: 연소로
20: 유화 유닛 21: 냉각기
22: 오일 저장소 30: 개질 유닛
31: 개질기 32: 분사 장치
33: 개질 오일 저장 탱크 34: 히팅 부재
40: 폐열 회수 유닛 41: 보일러
42: 건조로 50: 센서부
60: 제어부

Claims

폐기물이 투입되고, 투입된 상기 폐기물을 열분해하여 가연성 가스를 발생시키는 적어도 하나의 열분해로 및 상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스를 완전 연소시켜서 연소 가스를 발생시키는 연소로를 포함하는 열분해 유닛;
상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스를 냉각하여 오일을 생성하고, 미응축 가스를 배출하는 유화 유닛;
상기 연소로에서 발생된 연소 가스를 공급받아 상기 유화 유닛에서 생성되는 오일을 개질하여서 개질 오일을 생성하는 개질 유닛; 및
상기 연소로에서 발생된 연소 가스의 폐열을 회수하는 폐열 회수 유닛을 포함하고,
상기 개질 유닛에서 생성된 개질 오일은 상기 연소로에 요구되는 열량에 대응하여 상기 연소로로 선택적으로 추가 투입되어 완전 연소되는,
폐기물의 열분해 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 연소로에 전기적으로 연결되고, 상기 연소로의 열량을 실시간으로 모니터링하는 센서부; 및
상기 센서부에서 센싱된 상기 연소로의 열량 값과 기 저장된 상기 연소로의 필요 열량 값을 비교 분석하여 상기 열분해 유닛, 상기 유화 유닛, 상기 개질 유닛 및 상기 폐열 회수 유닛 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 더 포함하는,
폐기물의 열분해 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 연소로에서 발생된 연소 가스가 유동되는 연소 가스 이송 라인을 포함하고,
상기 개질 유닛은,
적어도 하나의 개질기; 및
상기 개질기와 연결되고, 상기 유화 유닛에서 생성되는 오일을 상기 개질기의 상부에 분사하는 분사 장치를 포함하고,
상기 연소로에서 발생된 연소 가스는 상기 연소 가스 이송 라인을 통해 상기 개질기의 하부로 공급되는,
폐기물의 열분해 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 개질 유닛으로부터 배출되는 개질 오일이 유동되는 개질 오일 이송 라인을 포함하고,
상기 개질 유닛은,
적어도 하나의 개질기; 및
상기 개질기와 연결되고, 상기 개질기로부터 배출되는 개질 오일이 이동되어 저장되는 개질 오일 저장 탱크를 포함하고,
상기 개질 오일 저장 탱크에 저장된 개질 오일은 상기 개질 오일 이송 라인을 통해 상기 연소로로 공급되는,
폐기물의 열분해 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스가 유동되는 가연성 가스 이송 라인을 포함하고,
상기 가연성 가스 이송 라인은 상기 유화 유닛으로 연결되는 유화용 가스 공급 라인 및 상기 연소로로 연결되는 연소로 공급 라인으로 분기되는,
폐기물의 열분해 시스템.
제5 항에 있어서,
상기 개질 유닛을 통과한 연소 가스가 유동되는 연소 가스 이송 라인을 포함하고,
상기 개질 유닛은,
적어도 하나의 개질기를 포함하고,
상기 연소 가스 이송 라인은 상기 개질기와 상기 연소로 공급 라인 사이를 연결하고,
상기 개질기를 통과한 연소 가스는 상기 연소 가스 이송 라인을 통해 상기 연소로로 투입되어 완전 연소되는,
폐기물의 열분해 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 유화 유닛에서 발생된 미응축 가스가 유동되는 미응축 가스 이송 라인을 포함하고,
상기 유화 유닛은,
적어도 하나의 냉각기; 및
상기 냉각기에서 생성되는 오일이 이동되어 저장되는 오일 저장소를 포함하고,
상기 유화 유닛에서 발생된 미응축 가스는 상기 미응축 가스 이송 라인을 통해 상기 연소로로 투입되어 완전 연소되는,
폐기물의 열분해 시스템.
제5 항에 있어서,
상기 폐열 회수 유닛은,
상기 연소로의 연소 과정에서 발생하는 폐열을 이용하여 스팀을 생산하는 보일러를 포함하고,
상기 개질 유닛은,
적어도 하나의 개질기;
상기 개질기와 연결되고, 상기 개질기로부터 배출되는 개질 오일이 이동되어 저장되는 개질 오일 저장 탱크; 및
상기 개질 오일 저장 탱크에 구비되고, 상기 보일러에서 생성된 스팀을 선택적으로 공급받아 열원으로 사용하는 히팅 부재를 포함하는,
폐기물의 열분해 시스템.
제8 항에 있어서,
상기 유화 유닛은,
적어도 하나의 냉각기를 포함하고,
상기 냉각기는,
상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스가 유동하는 유동 공간을 구비하는 본체; 및
상기 본체 내부에 구비되고, 냉각수가 유동하는 유동 공간을 구비하는 복수의 응축 부재를 포함하고,
상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스가 복수의 상기 응축 부재 중 상하 방향으로 인접하는 두 개의 상기 응축 부재 사이를 유동하는,
폐기물의 열분해 시스템.
제9 항에 있어서,
상기 응축 부재는,
상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스와 접촉되는 복수의 돌출부를 포함하고,
상기 돌출부는,
상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스의 유동방향과 어긋나는 방향으로 연장되는 복수의 접촉면 및 복수의 상기 접촉면 사이사이에 구비되는 연결면을 갖는,
폐기물의 열분해 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 유화 유닛은,
적어도 하나의 냉각기를 포함하고,
상기 냉각기는,
상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스가 유동하는 유동 공간을 구비하는 본체;
상기 본체 내부에 구비되고, 냉각수가 유동하는 유동 공간을 구비하는 복수의 응축 부재; 및
상기 응축 부재의 적어도 일 단부에 구비되고, 복수의 상기 응축 부재 중 수평 방향으로 이웃하는 응축 부재들을 상호 연결하는 수평 연결 부재를 포함하는,
폐기물의 열분해 시스템.
제9 항에 있어서,
상기 유화용 가스 공급 라인으로부터 분기되어 상기 보일러 측으로 연장되는 플러싱 라인을 포함하고,
상기 플러싱 라인의 일단은 상기 유화용 가스 공급 라인와 연통되고, 상기 플러싱 라인의 타단은 상기 보일러와 연결되는,
폐기물의 열분해 시스템.
폐기물이 열분해 유닛의 열분해로에 투입되어 열분해되는 단계;
상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스가 유화 유닛의 냉각기 및 상기 열분해 유닛의 연소로 중 적어도 하나로 유동되는 단계;
상기 연소로에서 발생된 가연성 가스가 상기 냉각기에서 냉각되어 오일이 생성되는 단계;
상기 열분해로에서 발생된 가연성 가스가 상기 연소로에 투입되어 완전 연소되는 단계;
상기 연소로에서 발생된 연소 가스가 개질 유닛의 개질기로 공급되어 상기 냉각기에서 생성된 오일이 개질되어서 개질 오일이 생성되는 단계;
상기 연소로에 요구되는 열량에 대응하여 상기 개질기에서 생성된 개질 오일이 상기 연소로로 추가적으로 투입되어 완전 연소되는 단계; 및
상기 연소로에서 발생된 연소 가스의 폐열이 폐열 회수 유닛으로 회수되는 단계를 포함하는,
폐기물의 열분해 방법.