KR20240025314A - 폐기물의 열분해장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐기물의 열분해장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열풍을 공급받아 폐기물을 열분해하는 폐기물의 열분해장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 폐기물의 열분해장치는 밀폐된 내부공간을 제공하며 투입되는 폐기물이 적층되는 열분해실, 상기 열분해실의 하측에 구비되고, 상기 적층된 폐기물의 하단과 접촉되어 상기 폐기물을 열분해시키는 열분해부재, 상기 열분해실의 일측에 구비되어 상기 폐기물의 열분해시 발생되는 가연성 가스를 배출하는 배기관, 상기 열분해부재의 하측에 구비되어 상기 폐기물의 열분해 후 남는 잔여물을 배출하는 잔여물 배출부;를 포함하고, 상기 열분해부재는 외부로부터 공급되는 열풍으로 가열되어 상기 열분해부재와 접촉된 상기 폐기물을 녹여 열분해시킨다.

Description

폐기물의 열분해장치 {Pyrolysis apparatus for waste}

본 발명은 폐기물의 열분해장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열풍을 공급받아 폐기물을 열분해하는 폐기물의 열분해장치에 관한 것이다.

최근 산업의 발달에 따라 플라스틱 등을 원료로 하는 상품의 생산량이 급증하고 있다. 이와 같은 현상에 따라 폐플라스틱 등의 폐기물이 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, 지상에 매립하거나 해양에 투기하는 방안은 침출수로 인한 2차 오염 피해, 매립지의 한정, 해양오염 및 해양 투기 행위 금지 등 많은 문제점이 있다.

그리고, 폐기물을 열분해하여 처리하는 방안이 있다. 폐기물을 열분해하는 경우에는 연료가 필요하고, 유화장치에서 배출되는 비응축 가스는 연소 후 보일러를 통과하여 배기가스로 배출됨에 따라 비응축 가스의 재사용이 불가능하며 자원을 낭비하고, 열분해 시스템의 효율이 저하되는 결과를 초래하는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열풍을 공급받아 폐기물을 열분해하여 폐기물의 열분해 시스템 효율을 향상시키는 폐기물의 열분해장치를 제공하는 것이다.

또한, 연소로는 유화 장치에서 배출되는 비응축 가스를 통해 열풍을 생성하여 열분해장치에 공급함에 따라 효율이 향상된 폐기물의 열분해장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 폐기물의 열분해장치는 밀폐된 내부공간을 제공하며 투입되는 폐기물이 적층되는 열분해실, 상기 열분해실의 하측에 구비되고, 상기 적층된 폐기물의 하단과 접촉되어 상기 폐기물을 열분해시키는 열분해부재, 상기 열분해실의 일측에 구비되어 상기 폐기물의 열분해시 발생되는 가연성 가스를 배출하는 배기관, 상기 열분해부재의 하측에 구비되어 상기 폐기물의 열분해 후 남는 잔여물을 배출하는 잔여물 배출부;를 포함하고, 상기 열분해부재는 외부로부터 공급되는 열풍으로 가열되어 상기 열분해부재와 접촉된 상기 폐기물을 녹여 열분해시킬 수 있다.

이러한 상기 열분해부재는, 상기 열분해실의 상기 내부공간의 하측을 가로막도록 형성되어 상기 폐기물이 적층되는 프레임부, 상기 폐기물의 열분해시 발생되는 잔여물이 상기 열분해실 하측에 퇴적하도록 상기 프레임부에 형성된 배출공을 구비할 수 있다.

이러한 상기 프레임부는, 내부에 상기 열풍이 유입되어 순환하도록 중공 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 프레임부는, 서로 대향되게 배치되며 각각에 상기 열풍이 유입되는 유입관과 상기 열풍을 배출하는 배출관이 연결된 한쌍의 분배관, 상기 한쌍의 분배관 사이를 연결하며 서로 이격되며 상기 배출공을 형성하는 복수 개의 연결관을 포함할 수 있다.

이때, 상기 한쌍의 분배관은 각각 상기 열분해실의 내측에 밀착되는 호형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 열분해실은, 상기 배출관에서 분기되어 형성되어 상기 내부공간과 연결되어, 상기 배출관에서 배출되는 상기 열풍을 상기 내부공간으로 배출시키며 상기 폐기물에 상기 열풍을 직접 공급하는 열풍 공급관을 구비할 수 있다.

또한, 상기 열분해부재를 순환한 열풍은 메인 보일러로 배출되거나, 상기 열풍 공급관을 통해 상기 내부공간에 배출될 수 있다.

한편, 폐기물의 열분해장치는 상기 열분해부재에 구비되며 열풍을 공급하여 상기 열분해부재가 미리 설정된 제1 기준온도를 유지하도록 상기 열분해부재에 열을 제공하는 제1 가열수단, 상기 열분해실을 감싸도록 구비되며 내부에 열풍이 공급되어 온도가 상승하면, 상기 내부공간이 상기 제1 기준온도 보다 낮은 온도를 유지하도록 상기 내부공간에 열을 전달하는 제2 가열수단을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 열분해실은, 외측을 감싸도록 형성되되 외측과의 사이에 밀폐된 상태의 가스순환공간이 마련되도록 형성되는 자켓부를 구비할 수 있다.

이러한 상기 자켓부는, 상기 가스순환공간으로 상기 열풍이 공급되는 자켓 유입관과 상기 가스순환공간을 순환한 상기 열풍을 배출하는 자켓 배출관을 구비할 수 있다.

또한, 상기 열풍은 미리 설정된 제1 기준온도인 경우 상기 열분해부재에 공급되고, 상기 제1 기준온도 보다 높거나 낮은 경우 상기 자켓부에 공급될 수 있다.

그리고, 상기 자켓부는 내화재료로 구성되거나, 내측면에 내화재료로 구성된 내화부재를 구비할 수 있다.

한편, 상기 열분해부재는 상기 열분해실의 하단에서 미리 설정된 일정거리 이격되어 설치될 수 있다.

그리고, 상기 잔여물 배출부는, 상기 열분해실의 하단에 설치되어 선택적으로 상기 내부공간을 개방하거나 밀봉 폐쇄하는 하부도어, 상기 열분해실의 하단을 사이에 두고 외측에 구비된 자석과 자력으로 밀착되고, 상기 하부도어의 개방시 상기 자석에 따라 회전축을 중심으로 회전하며 하단에 퇴적된 잔여물을 스크래핑하는 스크래퍼를 구비할 수 있다.

이러한 상기 잔여물 배출부는, 상기 열분해실의 하단에 부착되어 상기 하부도어를 통해 배출되는 잔여물을 수용하며, 내측으로에 상기 열풍이 공급되도록 구비되어 온도가 상승하면 상기 열분해부재에 열을 전달하는 호퍼를 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 열분해실은, 상기 열분해부재의 상측 또는 하측 중 적어도 어느 한곳에 설치되어 열분해 후 상기 열분해부재에 부착된 잔여물을 연소시키는 버너를 포함할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 폐기물의 열분해장치에 따르면 열풍을 공급받아 폐기물을 열분해하여 열분해 시스템의 효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 자켓부와 열풍 공급관이 구비되어 내부공간의 온도를 균일하게 유지할 수 있고, 호퍼가 구비되어 열분해부재에 추가적으로 열을 공급할 수 있어 열분해부재가 온도를 균일하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 자석식 스크래퍼를 구비하여 열분해실의 기밀을 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 연소로는 유화 장치에서 배출되는 비응축 가스를 통해 열풍을 생성하여 열분해장치에 공급함에 따라 효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 연소로에서 배출되는 열풍의 온도에 따라 열분해장치의 제1 내지 제4 경로에 공급하거나 보조 보일러에 공급할 수 있는 효과가 있다.

또한, 유화장치에서 배출된 열분해유가 보조 보일러와 메인 보일러를 통과하면서 보조 보일러와 메인 보일러에서 발생되는 폐열을 활용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폐기물의 열분해 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 폐기물의 열분해 시스템을 간략하게 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐기물의 열분해 시스템을 간략하게 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐기물의 열분해 시스템에서 열분해장치에 열풍을 공급하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열분해장치를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 열분해부재를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폐기물의 열분해 시스템을 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 폐기물의 열분해 시스템을 간략하게 도시한 도면이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐기물의 열분해 시스템을 간략하게 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐기물의 열분해 시스템에서 열분해장치에 열풍을 공급하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열분해장치를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 열분해부재를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 폐기물의 열분해 시스템(1)은 다양한 장치들을 포함한다. 이때, 도 1은 본 발명의 폐기물의 열분해 시스템(1)을 예시적으로 도시한 것으로 새로운 장치가 추가되거나 도시된 장치들이 생략될 수 있다.

열분해 시스템(1)은, 열분해유닛(10), 유화장치(20), 연소로(30) 및 폐열 회수 유닛(70)을 포함할 수 있다. 열분해유닛(10)에는 폐기물이 투입되어 가연성 가스가 발생될 수 있다. 열분해유닛(10)은 발생된 가연성 가스를 완전 연소시키기 위한 장치들을 포함할 수 있다. 유화장치(20)에는 열분해유닛(10)에서 발생되는 가연성 가스가 투입될 수 있다. 유화장치(20)는 투입된 가연성 가스 중 응축성 가스로부터 열분해유를 생성하는 장치들을 포함할 수 있다. 연소로(30)는 유화장치(20)에서 배출되는 비응축 가스를 가열하여 열분해유닛(10)에 열풍을 제공하는 장치들을 포함할 수 있다. 폐열 회수 유닛(70)은 열분해유닛(10)에서 발생된 가연성 가스 또는 유화장치(20)에서 발생된 비응축 가스가 완전 연소되면서 발생되는 폐열을 회수하기 위한 장치들을 포함할 수 있다. 이때, 각 유닛은 설명의 편의상 대략적으로 구분 및 명칭된 것으로 예시적인 것에 불과하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 열분해 시스템(1)에 의해 열분해되는 폐기물(W)은 폐플라스틱, 고형연료(SRF), 해양폐기물, 폐타이어 등을 포함할 수 있다. 일예로, 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해 시스템(1)은 폐플라스틱의 재활용 시스템으로 이해될 수도 있다. 폐기물(W)은 이동수단 등에 의해 야적장에 반입될 수 있다. 폐기물(W)은 열분해 시스템(1)에 투입되기 적합한 크기 및 형태로 구성될 수 있다.

폐기물(W)은 투입 수단(2)을 통해 열분해유닛(10)에 투입될 수 있다. 예를 들어, 폐기물(W)은 자동투입장치, 카고크레인, 지브크레인, 천정크레인 등의 투입 수단(2)을 통해 열분해장치(100, 100a)에 투입될 수 있다.

열분해유닛(10)은 폐기물(W)의 열분해가 수행되는 적어도 하나의 열분해장치(100, 100a) 및 버너로(18)를 포함할 수 있다. 열분해장치(100, 100a)가 복수 개로 구비되는 경우 각 열분해장치(100, 100a)는 병렬로 연결되어 서로 독립적으로 작동 가능하게 마련되어 교차 운전될 수 있다. 도 1에서는 제1 열분해장치(100) 및 제2 열분해장치(100a)에 해당하는 2개의 열분해장치를 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로 설계에 따라 열분해장치는 3개 또는 다양한 개수 및 형태로 구비될 수 있다.

열분해장치(100, 100a)에서 폐기물(W)이 열분해되는 과정에서 가연성 가스가 발생된다. 가연성 가스는 가연성 가스 이송 라인(3)을 통해 이동하고, 열분해후 남는 잔여물은 잔여물 배출 수단(4)을 통해 배출된다. 잔여물 배출 수단(4)은 폐기물 이송 장치(17)와 연결된다. 예를 들어, 폐기물 이송 장치(17)는 에이프런 컨베이어(apron conveyor) 등을 포함한다.

가연성 가스 이송 라인(3)은 일 예로 가스 덕트로서 구비될 수 있으며, 가연성 가스의 이송 경로를 개폐할 수 있는 가스 댐퍼(15, 16)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가연성 가스 이송 라인(3)은 제1 열분해장치(100)에서 발생되는 가연성 가스의 유동을 선택적으로 차단하는 제1 가스 댐퍼(15) 및 제2 열분해장치(100a)에서 발생되는 가스의 유동을 선택적으로 차단하는 제2 가스 댐퍼(16)를 포함할 수 있다. 이러한, 제1 가스 댐퍼(15) 및 제2 가스 댐퍼(16)의 개폐가 제어됨에 따라 제1 열분해장치(100) 또는 제2 열분해장치(100a)에서 발생되는 가연성 가스는 가연성 가스 이송 라인(3)으로 유동된다.

가연성 가스 이송 라인(3)은 유화용 가스 공급 라인(5)으로 유동하여 유화장치(20)에 연결될 수 있다. 유화용 가스 공급 라인(5)은 유화장치(20)로 연결되어, 유화장치(20)에 가연성 가스를 공급한다.

유화용 가스 공급 라인(5)에는 가연성 가스의 유동을 선택적으로 차단하는 제1 가스 덕트(21)가 구비된다. 제1 가스 덕트(21)를 개폐 제어하여, 가연성 가스 이송 라인(3)으로 유동되는 가연성 가스는 유화용 가스 공급 라인(5)으로 선택적으로 유동될 수 있다.

유화용 가스 공급 라인(5)을 통해 유화장치(20)에 투입된 가연성 가스는 유화장치(20)에서 냉각되면서 적어도 일부가 열분해유로서 응축될 수 있다. 다르게 말하면, 유화장치(20)에서 가연성 가스는 열분해유와 열분해유로 응축되지 못한 비응축 가스로 분리된다. 열분해유는 열분해유 이송 라인(7)을 통해 이송될 수 있고, 비응축 가스는 비응축 가스 이송 라인(8)을 통해 연소로(30)로 유동된다.

열분해유 이송 라인(7)은 오일 저장 탱크(40)에 연결된다. 열분해유 이송 라인(7)을 통해 이송되는 열분해유는 다양한 과정을 통해 정제되어 사용될 수 있다. 이하에서 설명하는 장치 및 과정은 예시적인 것으로 유화장치(20)에서 생성되는 열분해유는 다양하게 사용될 수 있다.

열분해유 이송 라인(7)으로 이송되는 열분해유는 오일 저장 탱크(40)에 저장될 수 있다. 오일 저장 탱크(40)에 저장된 열분해유는 정제 가열로(41)로 이송되어 가열된다. 정제 가열로(41)에는 유류, 가스 등 소정의 연료가 투입되거나 전기 등이 인가되어 가열을 위해 사용될 수 있다. 정제탑(43)에서 배출되는 가스 중 일부는 팬(48)을 통해 다시 정제 가열로(41)로 투입될 수 있다. 정제 가열로(41)에서 정제된 열분해유는 정제탑(43)으로 이송되고, 가열 과정에서 발생되는 가스는 배출가스 정제 장치(42)로 이송된다. 배출가스 정제 장치(42)에서 정제된 가스는 외부로 토출될 수 있다.

정제탑(43)으로 이송된 열분해유는 다시 정제 가열로(41)로 피드백되어 재가열될 수 있다. 정제탑(43)에서 분별 증류되어 배출되는 가스상의 정제유는 응축기(44, 45)를 통과하여 정제유 저장탱크(46, 47)로 이송될 수 있다. 이때, 응축기(44, 45)는 복수 개로 구비되어 서로 다른 종류의 정제유를 응축시키도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1응축기(44)는 경질유를 생성하도록 운전되고 제2응축기(45)는 중질유를 생성하도록 운전될 수 있다. 그에 따라, 제1응축기(44)와 연결된 제1정제유 저장탱크(46)는 경질유를 저장하고, 제2응축기(45)와 연결된 제2정제유 저장탱크(47)는 중질유를 저장할 수 있다. 정제유 저장탱크(46, 47)에 저장된 정제유는 필요에 따라 외부의 사용처로 반출될 수 있다.

이때, 각 유로에는 유동을 제어하는 각종 팬(48) 또는 펌프(49)가 설치될 수 있다. 도면에 도시된 팬(48) 및 펌프(49)의 위치 및 개수는 예시적인 것으로 설계에 따라 다르게 설치될 수 있다.

비응축 가스 이송 라인(8)에는 유화장치(20)에서 열분해유로 응축되지 못한 비응축 가스가 연소로(30)로 이송된다. 비응축 가스 이송 라인(8)에는 이송로 개폐 제어를 위한 제2 가스 덕트(22)가 구비될 수 있으며, 비응축 가스의 이송을 위한 팬(29)이 구비될 수 있다. 제2 가스 덕트(22) 및 팬(29)은 가스의 유동을 보조하기 위한 것으로 경우에 따라 생략되는 것도 가능하며, 그 위치 및 개수는 제한되지 않는다.

폐열 회수 유닛(70)은 버너로(18)와 연결된 연소로(30) 및 버너로(18)의 연소 과정에서 발생하는 폐열을 공정수로 회수하여 스팀을 생산하는 메인 보일러(35)를 포함한다. 메인 보일러(35)에서 발생된 스팀은 스팀분배기(36)로 이송되어 사용될 수 있다. 메인 보일러(35)에서 폐열 회수 후 배출되는 연소 가스는 연소 가스 이송 라인(9)을 통해 배출된다.

연소 가스 이송 라인(9)을 통해 이송되는 연소 가스는 오염물질 제거를 위한 방지 시설들을 거친 후 배출될 수 있다. 예를 들어, 연소 가스 이송 라인(9)은 반건식 반응탑(50)과 연결될 수 있다. 연소 가스는 반건식 반응탑(50)으로 유입되어 소석회 슬러리와 반응한 후, 탱크(51)에 저장된 분말소석회 및 활성탄이 투입되는 백필터(52)로 투입되어 톤백을 형성한다. 반건식 반응탑(50) 및/또는 백필터(52)에서 형성된 톤백은 이동되어 별도로 처리될 수 있다. 이렇게 처리된 연소 가스는 스택(55)을 통해 배기 가스로서 배출될 수 있다. 이를 위해, 스택(55)의 전단에는 팬(53) 및 덕트(56) 등의 부재가 적절히 제공될 수 있다. 본 실시예에서는 방지 시설로서 반건식 반응탑, 백필터 및 스택이 예시적으로 제시되었으나, 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 방지 시설로서 스크러버(scrubber), 선택적 촉매 환원 장치(SCR), 선택적 무촉매 환원 장치(SNCR), 사이클론(cyclone) 등이 추가적으로 구비될 수도 있다.

연소로(30)는 비응축 가스 이송 라인(8)을 통해 유화장치(20)에서 열분해유로 응축되지 못한 비응축 가스가 연소되며 연소열에 의해 열풍이 생성되고, 연소 반응이 지속될수록 열풍의 온도는 점차 높아질 수 있다. 이러한 열풍은 열풍 공급 라인(6)을 통해 열분해장치(100, 100a)로 이동할 수 있다.

이처럼 연소로(30)의 연소열을 이용하여 열분해장치(100, 100a)에 열풍을 공급하여 폐기물(W)의 열분해에 필요한 열을 제공할 수 있고, 연소로(30)에서 생성되는 연소열을 열분해장치(100, 100a)에서 재활용함에 따라 열분해장치(100, 100a)에 폐기물(W)의 열분해를 위해 별도로 공급했던 열원을 절약할 수 있다.

아래에서는 도 2를 참조하여 연소로(30)의 연소열을 이용한 열분해장치(100)가 포함된 폐기물(W)의 열분해 시스템에 대해 설명한다.

열분해장치(100)는 연소로(30)에서 배출되는 열풍을 공급받으며, 열풍으로 폐기물(W)을 가열하여 열분해하고 열분해 과정에서 가연성 가스를 발생시킨다. 그리고, 열분해장치(100)를 순환한 열풍은 메인 보일러(35)로 배출될 수 있다.

이때, 열분해장치(100)는 열풍이 공급되면 온도가 상승하며 달궈지는 열분해부재(120)가 구비될 수 있고, 달궈진 열분해부재(120)에 폐기물(W)이 접촉되며 녹으면서 열분해될 수 있다. 이러한 열분해부재(120)에 대해서는 아래에서 후술한다.

메인 보일러(35)는 열분해장치(100)를 순환한 후 배출되는 열풍을 회수하여 스팀분배기(36)로 배출하여 스팀을 생성하거나 연소 가스 이송 라인(9)을 통해 반건식 반응탑(50), 백필터(52) 등을 포함하는 대기오염 방지시설로 배출할 수 있다.

유화장치(20)는 열분해장치(100)와 연결되어 열분해장치(100)에서 발생되는 가연성 가스가 가연성 가스 이송 라인(3)을 통해 가연성 가스가 공급되고, 공급된 가연성 가스 중 응축성 가스를 냉각하여 열분해유를 생성하며 열분해유로 응축되지 못한 비응축 가스는 비응축 가스 이송 라인(8)으로 배출된다.

연소로(30)는 공급되는 비응축 가스를 연소시켜 열풍을 생성하고 열풍을 열분해장치(100)에 공급함에 따라 연소열을 활용할 수 있다. 단, 연소로(30)와 유화장치(20) 사이에 열분해장치(100)가 복수 개로 마련되는 경우 각각의 열분해장치(100)와 연결되는 열풍 공급 라인(6)에 댐퍼가 설치되며 각각의 댐퍼를 제어하여 열풍의 공급을 제어할 수 있다.

이러한 연소로(30)는 초기 구동시 열분해장치(100)에서 가연성 가스가 배출되지 않기 때문에 별도의 연료 공급이 필요하며, 투입되는 연료를 이용하여 열풍을 생성하다가 열분해장치(100)의 구동이 진행되면서 비응축 가스가 공급되면 공급되는 비응축 가스를 이용하여 열풍을 생성할 수 있다.

이때, 열분해장치(100)는 열분해가 잘 이루어지는 최적의 온도환경이 중요한 반면, 연소로(30)에서 배출되는 열풍의 온도는 최적의 열분해온도 보다 크거나 작을 수 있다. 특히, 연소로(30)는 비응축 가스가 공급되면서 열풍의 온도가 급격히 상승할 수 있기 때문에 연소로(30)에서 배출되는 열풍의 온도가 최적의 열분해온도 보다 클 경우 열풍은 추가로 설치되는 보조 보일러(60)를 통해 최적의 열분해온도로 냉각된 후 열분해장치(100)로 공급될 수 있다.

도 3을 참조하면, 보조 보일러(60)는 연소로(30)와 열분해장치(100) 사이에 설치되며 연소로(30)에서 배출되는 열풍의 일부가 공급되며 열풍을 냉각하여 열분해장치(100)에 공급한다.

이에 따른 열풍 제어방법을 설명하면, 초기 구동시 연소로(30)는 연료를 이용하여 열풍을 생성하고 연소로(30)에서 배출되는 열풍의 온도가 미리 설정된 제1 기준온도 이하인 경우에 연소로(30)에서 배출되는 열풍은 열분해장치(100)에 공급될 수 있다.

그리고, 열분해장치(100)에서 열분해가 이루어지며 가연성 가스가 유화장치(20)에서 냉각되어 비응축 가스가 배출되면, 연소로(30)는 비응축 가스가 공급되며 생성되는 열풍의 온도가 급격히 상승하게 되며, 연소로(30)에서 배출되는 열풍의 온도가 제1 기준온도 보다 높은 경우에 연소로(30)는 열풍을 보조 보일러(60)에 배출할 수 있다.

보조 보일러(60)는 제1 기준온도 보다 높은 열풍을 제1 기준온도로 냉각한 후 열분해장치(100)에 공급할 수 있다.

이때, 미리 설정된 제1 기준온도는 일예로, 400℃ 이상 500℃ 이하일 수 있으며 최적의 열분해온도를 의미한다. 제1 기준온도의 열풍을 공급하는 이유는 후술할 열분해부재(120)를 제1 기준온도로 가열하기 위한 것으로, 열분해부재(120)가 제1 기준온도 미만일 경우 폐기물(W)의 열분해가 이루어지지 않으며, 열분해부재(120)가 제1 기준온도 보다 높은 경우 불필요한 연소가 발생하며 최적의 열분해가 이루어지지 않기 때문에 열분해부재(120)를 제1 기준온도로 가열하기 위해 제1 기준온도의 열풍을 공급하는 것이 바람직하다.

또한, 도 4를 참조하면, 보조 보일러(60)는 열분해장치(100)를 가열한 후 배출되는 열풍을 회수하여 냉각한 후 열풍을 열분해장치(100)에 재공급할 수 있다.

즉, 연소로(30)에서 발생되는 제1 기준온도의 열풍과 제1 기준온도 보다 높은 열풍이 열분해장치(100)로 공급되는데, 제1 기준온도 보다 높은 열풍은 열분해장치(100)를 가열한 후 보조 보일러(60)로 회수되어 제1 기준온도로 냉각되며 열분해장치(100)로 재공급될 수 있다. 보다 정확하게는 제1 기준온도 보다 높은 열풍은 열분해장치(100)의 열분해가 이루어지는 부분을 통과하지 않고 열분해장치(100)에서 폐기물(W)이 적재된 내부공간(111)의 주변부를 통과하면서 내부공간(111)의 온도를 적정온도로 유지시킬 수 있다.

이에 따라, 열분해장치(100)로 공급되는 열풍은 연소로(30)에서 생성되어 배출되며 열분해장치(100)로 공급되는 제1 열풍과, 연소로(30)에서 생성되어 배출되며 보조 보일러(60)에서 냉각된 후 열분해장치(100)로 공급되는 제2 열풍과, 열분해장치(100)를 통과하여 보조 보일러(60)에서 냉각된 후 열분해장치(100)로 공급되는 제3 열풍을 포함할 수 있다.

그리고, 열분해장치(100)에 공급되는 제1 내지 제3 열풍은 온도에 따라 다른 용도로 사용되며 각각의 용도에 맞게 사용되도록 열분해장치(100)는 복수의 경로를 구비할 수 있다.

도 5를 참조하면, 열분해장치(100)는 제1 내지 제4 경로(L4)를 구비하고, 제1 내지 제4 경로(L4)의 입구에는 각각의 경로를 개폐하는 제1 내지 제4 댐퍼가 설치될 수 있다.

제1 경로(L1)는 열분해장치(100) 내에 마련되고, 제1 열풍 내지 제3 열풍 중에서 제1 기준온도를 갖는 제1 열풍 내지 제3 열풍이 통과하여, 폐기물(W)을 열분해하기 위한 열을 공급할 수 있다. 즉, 제1 경로(L1)를 통과하는 제1 열풍 내지 제3 열풍은 제1 경로(L1)를 형성하는 열분해부재(120)가 제1 기준온도에 이르도록 열분해부재(120)에 열을 공급하며, 열분해부재(120)는 가열되어 열분해부재(120)와 접촉되는 폐기물(W)을 녹이면서 열분해시킬 수 있다.

이처럼 제1 경로(L1)를 통과하는 제1 열풍 내지 제3 열풍은 폐기물(W)에 간접적으로 열을 공급한다.

이러한 제1 경로(L1)는 입구 측이 연소로(30) 또는 보조 보일러(60)와 연결되어 제1 내지 제3 열풍이 공급되고, 제1 경로(L1)를 통과한 제1 내지 제3 열풍의 온도는 제1 기준온도 미만으로 낮아지므로 제1 경로(L1)의 출구 측은 메인 보일러(35)와 연결되거나 후술할 제4 경로(L4)와 연결되어 내부공간(111)에 배출될 수 있다.

제2 경로(L2)는 열분해장치(100) 내에 마련되고, 제1 열풍 중에서 제1 기준온도 보다 높은 제2 기준온도 이상의 온도를 갖는 제1 열풍이 통과하여, 폐기물(W)이 투입되는 열분해장치(100)의 내부공간(111)을 데우기 위한 열을 공급할 수 있다. 즉, 제2 경로(L2)를 통과하는 제1 열풍은 제2 경로(L2)를 형성하는 후술할 자켓부(140)에 열을 공급하고, 자켓부(140)는 가열되어 내부공간(111)이 제1 기준온도 보다 낮은 제3 기준온도를 유지할 수 있도록 내부공간(111)에 열을 제공한다.

이처럼 제2 경로(L2)를 통과하는 제1 열풍은 내부공간(111)에 간접적으로 열을 공급한다.

여기서, 제2 기준온도는 900℃ 이상의 온도를 의미할 수 있으며, 일예로, 900℃ 이상의 열풍이 제2 경로(L2)를 통과하면 대략 750℃의 열풍으로 배출될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 제3 기준온도는 대략 350℃를 의미할 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니며, 제2 경로(L2)가 열분해장치(100)의 내부공간(111)을 제3 기준온도로 유지시키기 위해 열을 제공하는 것은 열분해장치(100)에서 발생되는 가연성 가스가 열분해장치(100)를 통과하면서 냉각되는 것을 방지하기 위함이며, 내부공간(111)에 투입된 폐기물(W)이 열분해되기 전에 미리 예열하는 기능도 제공한다.

그리고, 제2 열풍과 제3 열풍은 보조 보일러(60)에서 제1 기준온도로 냉각된 후 배출되므로 제1 경로(L1)를 통과하며, 제2 열풍과 제3 열풍이 제2 기준온도 이상의 온도를 갖는 경우 제2 경로(L2)를 통과할 수도 있다.

이러한 제2 경로(L2)는 입구 측이 연소로(30) 또는 보조 보일러(60)와 연결되어 제1 열풍이 공급되고, 제2 경로(L2)를 통과한 제1 열풍은 제1 기준온도 보다 높고 제2 기준온도 보다 낮아지므로 제2 경로(L2)의 출구 측은 제1 열풍의 열을 재사용 하기 위해 보조 보일러(60)와 연결되거나 메인 보일러(35)와 연결되어 배출될 수 있다. 이때, 제2 경로(L2)의 출구 측이 보조 보일러(60)와 연결되어 냉각된 후 열분해장치(100)의 제1경로 또는 제3 경로(L3)로 재공급되는 열풍은 제3 열풍으로 구분되는 것이 바람직하다.

또한, 제1 경로(L1)와 제2 경로(L2)는 각각을 개폐하는 제1 댐퍼와 제2 댐퍼를 구비할 수 있다.

제1 댐퍼는 열분해장치(100)에 공급되는 제1 열풍 내지 제3 열풍의 온도가 제1 기준온도일 경우 제1 경로(L1)를 개방하고 제1 기준온도가 아닐 경우 제1 경로(L1)를 폐쇄하도록 작동할 수 있다.

단, 제1 댐퍼는 제1 경로(L1)의 온도, 즉, 열분해부재(120)의 온도가 제1 기준온도를 초과하는 경우 제1 경로(L1)에 공급되는 제1 열풍 내지 제3 열풍의 온도가 제1 기준온도이더라도 제1 경로(L1)를 폐쇄하도록 작동하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 댐퍼는 열분해부재(120)의 온도가 제1 기준온도에 도달하도록 제어되며, 이를 위해 제1 기준온도인 제1 열풍 내지 제3 열풍이 공급될 경우에 제1 경로(L1)를 개방할 수 있다.

제2 댐퍼는 열분해장치(100)에 공급되는 제1 열풍 내지 제3 열풍의 온도가 제2 기준온도 이상의 온도를 갖는 경우 제2 경로(L2)를 개방하고 제2 기준온도 미만일 경우 제2 경로(L2)를 폐쇄하도록 작동할 수 있다.

단, 제2 댐퍼는 내부공간(111)의 온도가 제3 기준온도를 초과하는 경우 제2 경로(L2)에 공급되는 제1 열풍 내지 제3 열풍의 온도가 제2 기준온도 이상의 온도를 갖더라도 제2 경로(L2)를 폐쇄하도록 작동하는 것이 바람직하다.

제3 경로(L3)는 열분해장치(100) 내에서 제1 경로(L1)와 인접하게 구비되고, 제1 열풍 내지 제3 열풍 중에서 제1 기준온도를 갖는 제1 열풍 내지 제3 열풍이 통과하여, 제1 경로(L1)를 제1 기준온도로 유지시키기 위한 열을 제공할 수 있다. 즉, 제3 경로(L3)를 통과하는 제1 열풍 내지 제3 열풍은 제3 경로(L3)를 형성하는 후술할 호퍼(150)를 가열하고 가열된 호퍼(150)가 열분해부재(120)에 열을 전달함에 따라 열분해부재(120)가 제1 기준온도를 유지할 수 있도록 간접적으로 열을 제공할 수 있다.

이러한 제3 경로(L3)는 제3 댐퍼를 구비하여 개폐되며, 제3 댐퍼는 제3 경로(L3)의 입구 측에 구비되어 제3 경로(L3)에 공급되는 제1 열풍 내지 제3 열풍의 온도가 제1 기준온도일 경우 제3 경로(L3)를 개방하고, 제1 열풍 내지 제3 열풍의 온도가 제1 기준온도 미만이거나 제1 기준온도를 초과하는 경우 제3 경로(L3)를 폐쇄할 수 있다.

또한, 제3 경로(L3)는 입구 측이 연소로(30) 또는 보조 보일러(60)와 연결되어 제1 내지 제3 열풍이 공급되고, 출구 측이 제1 경로(L1)의 출구 측과 연결될 수 있다. 이에 따라 제3 경로(L3)를 통과한 제1 내지 제3 열풍은 제1 경로(L1)를 통과한 제1 내지 제3 열풍과 함께 메인 보일러(35)로 배출되거나 제4 경로(L4)를 통해 내부공간(111)으로 배출될 수 있다.

제4 경로(L4)는 열분해장치(100) 내에서 제1 경로(L1) 또는 제3 경로(L3)의 출구 측과 내부공간(111)을 연결하도록 마련되고, 제1 경로(L1) 또는 제3 경로(L3)를 통과한 제1 내지 제3 열풍을 내부공간(111)에 공급할 수 있다. 이때, 제4 경로(L4)는 제1 내지 제3 열풍을 내부공간(111)에 배출함에 따라 폐기물(W)에 제1 내지 제3 열풍의 열을 직접적으로 제공할 수 있다.

이러한 제4 경로(L4)는 제4 댐퍼를 구비하여 개폐되며, 제4 댐퍼는 제4 경로(L4)의 입구 측에 구비되어 제4 경로(L4)에 공급되는 제1 내지 제3 열풍의 온도가 제1 기준온도 미만일 경우에 제4 경로(L4)를 개방할 수 있으며, 제1 내지 제3 열풍의 온도가 제1 기준온도 이상이거나 내부공간(111)의 온도가 제3 기준온도를 초과하는 경우 제4 경로(L4)를 폐쇄할 수 있다.

또한, 초기 구동시에는 연소로(30)에서 배출되는 열풍이 제1 기준온도 이하일 경우 제1 경로(L1)에 배출되었으나, 열분해부재(120)의 온도가 제1 기준온도에 도달한 이후부터는 연소로(30)에서 배출되는 열풍 중에서 제1 기준온도 미만인 열풍은 제2 경로(L2)를 통해 열분해장치(100)를 바이패스하며, 즉, 열분해부재(120)를 통과하지 않으며 메인 보일러(35)로 배출될 수 있다. 이에 따라 연소로(30)에서 메인 보일러(35)를 연결하는 덕트를 추가로 설치하지 않으며 열분해 시스템의 덕트 연결구조를 간소화시킬 수 있다.

그리고, 연소로(30)에서 배출되는 열풍은 열분해장치(100)로 공급되지만, 연소로(30)에서 배출되는 열풍이 제1 기준온도를 초과하며 제2 기준온도 미만의 온도를 갖는 경우 이 열풍은 열분해장치(100)를 통과하지 않고 보조 보일러(60)로 공급되는 것이 바람직하며, 보조 보일러(60)에서 제1 기준온도로 냉각된 후 제1 경로(L1) 또는 제3 경로(L3)에 공급될 수 있으며 제2 열풍으로 구분될 수 있다.

한편, 보조 보일러(60)와 메인 보일러(35)는 통과하는 열풍을 냉각하며 열을 얻을 수 있으며 이 열을 활용하기 위해 열분해유가 공급될 수 있다.

유화장치(20)에서 생성된 열분해유는 보조 보일러(60)를 통과하며 열교환하고, 메인 보일러(35)를 통과하며 열교환하여 정제 가열로(41) 또는 정제탑(43) 등의 정제시설로 배출될 수 있으며 보조 보일러(60)와 메인 보일러(35)를 통과하면서 가열됨에 따라 열분해유 가열을 위해 제공하던 열원을 절약할 수 있다.

그리고, 보조 보일러(60)를 통과하는 열풍은 보조 보일러(60)를 순환하는 물과 열교환하거나, 열분해유와 열교환하여 열풍을 냉각하며 얻은 열을 활용할 수 있다.

또한, 도시하지 않았으나 각각의 경로와 열분해장치(100), 유화장치(20), 연소로(30), 메인 보일러(35), 보조 보일러(60) 사이에는 열풍의 흐름을 제어하는 추가 댐퍼와 각종 팬 또는 펌프가 설치될 수 있다.

아래에서는 도 6 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 열분해장치(100)에 대해 구체적으로 설명한다.

열분해장치(100)는 폐기물(W)이 투입되며 폐기물(W)의 열분해시 밀폐된 공간을 제공하는 내부공간(111)을 형성하는 열분해실(110)을 포함할 수 있다.

열분해실(110)은 밀폐된 상태의 내부공간(111)이 형성된 원통 형상으로 형성될 수 있고, 열분해실(110)의 상측에 가연성 가스를 배출하는 배기관(미도시)이 구비될 수 있다. 그리고, 열분해실(110)은 상측에 내부공간(111)에 폐기물(W)을 투입하기 위한 상부도어(미도시)가 설치될 수 있고, 상측에 내부공간(111)의 압력상승시 폭발방지를 위한 방폭구(112)가 설치될 수 있다. 그리고, 열분해실(110)의 하측에는 열분해시 생성되는 잔여물을 배출하기 위해 잔여물 배출부가 구비될 수 있다.

배기관은 가연성 가스 이송 라인(3)과 연결될 수 있으며, 상부도어는 열분해실(110)에 폐기물(W)을 투입하기 위해 형성된 투입구를 개폐하며 일예로 유압실린더를 이용한 절첩식 도어일 수 있으며 이에 한정하는 것은 아니다. 단, 상부도어는 투입구와의 사이에 밀봉부재가 구비되어 열분해실(110)의 내부공간(111)을 밀폐된 상태로 제공할 수 있다.

또한, 열분해실(110)은 하측에 배치되어 폐기물(W)이 적층되며 폐기물(W)의 하단이 접촉되고, 열풍이 공급되어 온도가 상승하면 접촉된 폐기물(W)의 하단을 녹여 열분해시키는 열분해부재(120)를 구비할 수 있다.

열분해부재(120)는 열분해실(110)의 내부에 설치되어 폐기물(W)이 접촉되며 열분해부재(120)가 열풍으로 인해 달궈지면 접촉된 폐기물(W)이 녹으면서 열분해되어 가연성 가스가 발생되며 내부공간(111)을 통과하여 배기관을 통해 배출된다. 그리고 열분해 후 남는 잔여물은 하측으로 떨어질 수 있다.

이처럼 열분해부재(120)가 접촉된 폐기물(W)을 녹이면서 열분해시키기 위해서는 최적의 열분해온도인 미리 설정된 제1 기준온도에 도달해야 하며, 열분해시 발생되는 가연성 가스가 열분해장치(100)를 통과하면서 냉각되는 것을 방지하기 위해 내부공간(111)은 제3 기준온도를 유지해야 한다.

이에 따라 열분해장치(100)는 열풍이 공급되면 열분해부재(120)를 제1 기준온도로 유지시키는 제1 가열수단과 열분해실(110)을 감싸도로 구비되며 열풍이 공급되면 내부공간(111)을 제3 기준온도로 유지시키는 제2 가열수단을 구비할 수 있다.

제1 가열수단은 열분해부재(120)일 수 있으며, 열분해부재(120)에 포함되는 프레임부(121)일 수 있고, 내부에 제1 경로(L1)를 구비할 수 있다.

제2 가열수단은 내부에 구비된 제2 경로(L2)로 열풍이 공급되면 온도가 상승하는 자켓부(140)이거나, 제4 경로(L4)를 형성하여 내부공간(111)에 열풍을 공급하는 열풍 공급관(160)일 수 있다.

그리고, 열분해부재(120)가 균일한 온도를 유지할 수 있도록 열분해부재(120)에 열을 제공하는 호퍼(150)가 제3 가열수단으로서 마련될 수 있다.

열분해부재(120)는 내부공간(111)의 상하방향을 가로막도록 배치되며, 즉, 수평하게 배치되어 적층된 폐기물(W)을 받치도록 구비되되 배출공(130)이 형성되어 폐기물(W)은 열분해부재(120)의 상측에 안착되고 열분해시 발생되는 잔여물은 배출공(130)을 통과하여 열분해부재(120)의 하측으로 떨어지도록 구비된다.

이러한 열분해부재(120)는 폐기물(W)이 적층되어 적층된 폐기물(W)을 받치는 프레임부(121)와, 폐기물(W)의 열분해시 발생되는 잔여물이 프레임부(121)를 통과하여 열분해부재(120)의 하측에 퇴적하도록 프레임부(121)에 형성된 배출공(130)을 구비할 수 있다.

이러한 프레임부(121)는 내부에 열풍이 유입되어 순환하도록 중공 형상으로 형성될 수 있으며, 유입관(124)을 통해 열풍이 유입되고 배출관(125)을 통해 열풍이 배출되며 일예로, 유입관(124)과 배출관(125) 사이에 한쌍의 분배관(122)과 복수 개의 연결관(123)이 구비될 수 있다.

단, 도면에는 프레임부(121)가 유입관(124)과 배출관(125) 사이에 구비되는 한쌍의 분배관(122)과 복수 개의 연결관(123)을 구비하는 것으로 도시하였으나, 이는 유입관(124)을 통해 공급되는 열풍이 프레임부(121)를 효과적으로 가열하고 배출될 수 있는 구조를 제공한 것이며, 유입관(124)과 배출관(125) 사이에 복수 개의 연결관(123)만 구비될 수도 있으며 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 프레임부(121)는 유입관(124)과 배출관(125)이 연결되며 내부공간(111)을 가로막으면서 배출공(130)을 제공할 수 있는 한 어떠한 형상으로도 형성될 수 있다.

유입관(124)은 열분해실(110)을 관통하여 열풍 공급 라인(6)과 연결될 수 있으며 배출관(125)은 열분해실(110)을 관통하여 메인 보일러(35)와 연결될 수 있다.

또한, 프레임부(121)의 내부와 내부공간(111)은 독립적인 공간으로 서로 연통되지 않으며, 후술할 열풍 공급관(160)을 통해 프레임부(121)를 순환한 열풍이 내부공간(111)에 제공될 수는 있다.

한쌍의 분배관(122)은 서로 대향되게 배치되며 각각에 유입관(124)과 배출관(125)이 연결될 수 있으며 복수 개의 연결관(123)은 한쌍의 분배관(122) 사이를 연결하며 서로 이격되며 이격된 공간에 배출공(130)을 형성할 수 있다.

이처럼 분배관(122)은 유입관(124)에서 복수 개의 연결관(123)으로 열풍을 분배하도록 형성되며 복수 개의 연결관(123)을 통과한 열풍을 배출관(125)으로 유도하도록 형성될 수 있다.

특히, 한쌍의 분배관(122)은 각각 열분해실(110)의 내측에 밀착되는 호형상으로 형성될 수 있으며, 열분해실(110)의 내측에 밀착되는 부분에 유입관(124)과 배출관(125)이 연결될 수 있으며 그 반대측에 복수 개의 연결관(123)이 연결될 수 있다.

복수 개의 연결관(123)은 길이방향으로 길게 형성된 중공의 봉형상으로 마련되어 양단이 한쌍의 분배관(122)과 연결되며 길이방향에 수직한 방향으로 서로 이격되어 구비될 수 있다.

이러한 복수 개의 연결관(123)은 열풍이 균일하게 공급될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하며, 동일한 두께와 직경으로 형성되며 동일 간격으로 이격되게 구비될 수 있다. 이때, 배출공(130)은 열분해후 남는 잔여물이 통과하도록 형성된 것으로 폐기물(W)이 통과하지 못하도록 형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라 유입관(124)의 내부, 한쌍의 분배관(122)의 내부, 복수 개의 연결관(123)의 내부, 배출관(125)의 내부가 연결되어 제1 경로(L1)를 형성할 수 있다.

또한, 열분해부재(120)는 열분해실(110)의 하단에서 미리 설정된 일정거리 이격되어 설치되어 열분해후 남는 잔여물이 하단에 퇴적할 수 있는 공간을 확보하면서 외측 하부에 설치되는 호퍼(150)의 열이 전달될 수 있도록 설치된다.

그리고 열분해부재(120)의 하측에 마련되는 잔여물 배출부는 호퍼(150), 하부도어(170), 및 스크래퍼(180)를 포함할 수 있다.

호퍼(150)는 일예로 열분해실(110)의 하단의 둘레와 대응되는 둘레를 갖는 원통 형상으로 형성되며 열분해실(110)의 하단에 부착되어 열분해실(110)에서 배출되는 잔여물을 수용하는 공간이 구비될 수 있다.

이러한 호퍼(150)는 호퍼 유입관(151)이 연결되어 내측으로 열풍이 공급될 수 있으며, 호퍼(150)와 프레임부(121)의 배출관(125)을 연결하는 호퍼 배출관(152)이 구비되어 호퍼(150)를 통과한 열풍이 메인 보일러(35)로 배출되거나 내부공간(111)으로 배출될 수 있다.

또한, 호퍼 배출관(152)이 프레임부(121)의 배출관(125)에 연결되어 내부공간(111)으로 배출될 수 있다.

그리고, 호퍼 유입관(151)의 내부, 호퍼(150)의 내부, 호퍼 배출관(152)의 내부가 연결되어 제3 경로(L3)를 형성할 수 있다.

하부도어(170)는 열분해실(110)의 하단에 형성된 개구부에 설치되어 개구부를 개폐함에 따라 선택적으로 내부공간(111)을 개방하거나 밀봉 폐쇄하도록 마련될 수 있다.

이러한 하부도어(170)와 개구부 사이에는 밀봉부재가 구비될 수 있으며, 열분해실(110)에서 열분해가 완료된 후 열분해장치(100)가 구동하지 않을 때 개방되는 것이 바람직하다.

스크래퍼(180)는 열분해실(110)의 기밀 성능을 향상시키기 위해 자석식 스크래퍼(180)로 마련될 수 있다. 이러한 스크래퍼(180)는 열분해실(110)의 하단을 사이에 두고 외측에 구비된 자석(미도시)과 자력으로 밀착되고, 하부도어(170)의 개방시 자석에 따라 회전축을 중심으로 회전하며 열분해실(110)의 하단에 퇴적된 잔여물을 스크래핑하여 개구부를 통해 배출시킬 수 있다.

구체적으로 설명하면, 일예로, 스크래퍼(180)는 막대 형상으로 형성되되 양단이 열분해실(110)의 내측면과 접촉되거나 내측면과 근접하게 배치되도록 열분해실(110)의 내경과 대응되는 길이로 형성될 수 있고, 가운데에 열분해실(110)의 가운데와 일치하는 회전축이 구비되어 하단을 사이에 두고 열분해실(110)의 외측에 구비된 자석을 따라서 이동하되 회전축을 중심으로 회전하며 하단에 퇴적된 잔여물을 스크래핑할 수 있다.

그리고, 열분해실(110)과 열분해부재(120)는 1200℃ 이상의 고온을 버틸 수 있도록 내열강으로 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.

또한, 열분해실(110)은 외측을 감싸도록 형성되어 가스순환공간(141)을 형성하는 자켓부(140)를 구비할 수 있다.

자켓부(140)는 열분해실(110)의 외측과의 사이에 가스순환공간(141)을 두고 열분해실(110)을 감싸도록 형성되며, 일측에 가스순환공간(141)으로 열풍이 공급되는 자켓 유입관(142)과 가스순환공간(141)을 순환한 열풍을 배출하는 자켓 배출관(143)을 구비할 수 있다.

가스순환공간(141)은 밀폐된 상태로 제공되며 열분해실(110)의 외측을 감싸도록 형성되어 내측으로 열풍이 통과하면서 온도가 상승하면 내부공간(111)에 열을 가할 수 있다.

자켓 유입관(142)은 열풍 공급 라인(6)과 연결되고 열분해실(110)의 하측에 설치되되 유입관(124)이 설치된 위치에서 상측으로 소정간격 이격되어 인접하게 설치될 수 있으며, 자켓 배출관(143)은 메인 보일러(35)와 연결되거나 보조 보일러(60)와 연결되고 자켓 유입관(142)이 설치된 위치의 반대측에 위치하는 것이 바람직하며 열분해실(110)의 상측에 설치될 수 있다.

그리고, 자켓 유입관(142)의 내부, 가스순환공간(141), 자켓 배출관(143)의 내부가 연결되어 제2 경로(L2)를 형성할 수 있다.

이러한 자켓부(140)는 캐스터블 등의 내화재료로 구성되거나, 내측면에 캐스터블 등의 내화재료로 구성된 내화부재를 구비하여 가스순환공간(141)의 열이 외부로 전달되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 열분해실(110)은 배출관(125)에서 분기되어 형성되어 내부공간(111)과 연결되어, 배출관(125)에서 배출되는 열풍을 내부공간(111)으로 배출시키며 폐기물(W)에 열풍을 직접 공급하는 열풍 공급관(160)을 구비할 수 있다.

열풍 공급관(160)은 배출관(125)과 자켓 배출관(143)의 사이에 설치되어 내부공간(111)의 상하방향의 가운데 측으로 열풍을 공급할 수 있고, 입구 측이 배출관(125)과 연결되며 입구 측에서 상하방향으로 길게 형성된 후 벤딩되어 출구 측이 열분해실(110)을 관통하여 내부공간(111)으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 단, 열풍 공급관(160)은 입구 측과 출구 측 사이에서 분기되어 내부공간(111)으로 돌출되도록 형성되는 분기관이 하나 이상 형성될 수 있다.

또한, 도면상 배출관(125)의 분기지점에서는 좌우측으로 배출관(125)이 연장되어 형성되고 그 중간에 있는 분기지점에서 하측으로 호퍼 배출관(152)이 분기되며 상측으로 열풍 공급관(160)이 분기될 수 있으며 분기지점에는 4방향 밸브 또는 각각의 경로에 댐퍼가 마련되어 열풍의 흐름을 제어할 수 있다.

즉, 분기지점으로 유입되는 열풍은 열분해부재(120)를 통과한 열풍과 호퍼(150)를 통과한 열풍이고 분기지점에서는 열풍 공급관(160) 또는 메인 보일러(35) 측으로 배출될 수 있다.

또한, 열분해부재(120)를 이용하여 폐기물(W)을 열분해하는 과정에서 열분해부재(120)에 블랙카본 등의 잔여물이 부착되어 있을 수 있으며, 이렇게 열분해부재(120) 상에 배치된 잔여물은 잔여물 배출부를 통해 배출되지 않아서 별도의 제거장치가 필요하다.

열분해부재(120)에 배치된 잔여물을 제거하기 위해 열분해실(110)에서 열분해가 완료된 후 열분해장치(100)가 구동하지 않을 때 작동하여 열분해부재(120)에 배치된 잔여물을 연소시키는 버너(190)가 구비될 수 있다.

이러한 버너(190)는 열분해부재(120)의 상측 또는 하측 중 적어도 어느 한곳에 설치될 수 있으며, 별도의 연료를 주입하여 작동할 수 있다.

이러한 형상과 구조를 갖는 본 발명의 실시예들에 의하면 열분해장치가 열풍을 공급받아 폐기물을 열분해하여 열분해 시스템의 효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 연소로는 유화 장치에서 배출되는 비응축 가스를 통해 열풍을 생성하여 열분해장치에 공급함에 따라 효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 연소로에서 배출되는 열풍의 온도에 따라 열분해장치의 제1 내지 제4 경로에 공급하거나 보조 보일러에 공급할 수 있는 효과가 있다.

또한, 유화장치에서 배출된 열분해유가 보조 보일러와 메인 보일러를 통과하면서 보조 보일러와 메인 보일러에서 발생되는 폐열을 활용할 수 있는 효과가 있다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 열분해유닛
30: 연소로
35: 메인 보일러
60: 보조 보일러
100, 100a: 열분해장치
101: 제1 댐퍼
102: 제2 댐퍼
103: 제3 댐퍼
104: 제4 댐퍼
110: 열분해실
111: 내부공간
120: 열분해부재
121: 프레임부
122: 분배관
123: 연결간
124: 유입관
125: 배출관
130: 배출공
140: 자켓부
141: 가스순환공간
142: 자켓 유입관
143: 자켓 배출관
150: 호퍼
151: 호퍼 유입관
152: 호퍼 배출관
160: 열풍 공급관
170: 하부도어
180: 스크래퍼
190: 버너
L1: 제1 경로
L2: 제2 경로
L3: 제3 경로
L4: 제4 경로

Claims (12)

1. 밀폐된 내부공간을 제공하며 투입되는 폐기물이 적층되는 열분해실;
   상기 열분해실의 하측에 구비되고, 상기 적층된 폐기물의 하단과 접촉되어 상기 폐기물을 열분해시키는 열분해부재;
   상기 열분해실의 일측에 구비되어 상기 폐기물의 열분해시 발생되는 가연성 가스를 배출하는 배기관; 및
   상기 열분해부재의 하측에 구비되어 상기 폐기물의 열분해 후 남는 잔여물을 배출하는 잔여물 배출부;를 포함하고,
   상기 열분해부재는 외부로부터 공급되는 열풍으로 가열되어 상기 열분해부재와 접촉된 상기 폐기물을 녹여 열분해시키는, 폐기물의 열분해장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 열분해부재는,
   상기 열분해실의 상기 내부공간의 하측을 가로막도록 형성되어 상기 폐기물이 적층되는 프레임부; 및
   상기 폐기물의 열분해시 발생되는 잔여물이 상기 열분해부재의 하측에 퇴적하도록 상기 프레임부에 형성된 배출공;
   을 구비하는, 폐기물의 열분해장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 프레임부는,
   내부에 상기 열풍이 유입되어 순환하도록 중공 형상으로 형성된, 폐기물의 열분해장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 프레임부는,
   상기 열분해실의 내측에 밀착되는 호형상으로 형성되어 서로 대향되게 배치되며 각각에 상기 열풍이 유입되는 유입관과 상기 열풍을 배출하는 배출관이 연결된 한쌍의 분배관; 및
   상기 한쌍의 분배관 사이를 연결하며 서로 이격되며 상기 배출공을 형성하는 복수 개의 연결관;을 포함하는, 폐기물의 열분해장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 열분해실은, 상기 배출관에서 분기되어 형성되어 상기 내부공간과 연결되어, 상기 배출관에서 배출되는 상기 열풍을 상기 내부공간으로 배출시키며 상기 폐기물에 상기 열풍을 직접 공급하는 열풍 공급관을 구비하고,
   상기 열분해부재를 순환한 열풍은 메인 보일러로 배출되거나, 상기 열풍 공급관을 통해 상기 내부공간에 배출되는, 폐기물의 열분해장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 열분해부재에 구비되며 열풍을 공급하여 상기 열분해부재가 미리 설정된 제1 기준온도를 유지하도록 상기 열분해부재에 열을 제공하는 제1 가열수단; 및
   상기 열분해실을 감싸도록 구비되며 내부에 열풍이 공급되어 온도가 상승하면, 상기 내부공간이 상기 제1 기준온도 보다 낮은 온도를 유지하도록 상기 내부공간에 열을 전달하는 제2 가열수단;을 포함하는, 폐기물의 열분해장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 열분해실은,
   외측을 감싸도록 형성되되 외측과의 사이에 밀폐된 상태의 가스순환공간이 마련되도록 형성되는 자켓부;를 구비하는, 폐기물의 열분해장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 열풍은 미리 설정된 제1 기준온도인 경우 상기 열분해부재에 공급되고, 상기 제1 기준온도 보다 높거나 낮은 경우 상기 자켓부에 공급되는, 폐기물의 열분해 장치.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 자켓부는 내화재료로 구성되거나, 내측면에 내화재료로 구성된 내화부재를 구비하는, 폐기물의 열분해 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 열분해부재는 상기 열분해실의 하단에서 미리 설정된 일정거리 이격되어 설치되는, 폐기물의 열분해장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 잔여물 배출부는,
    상기 열분해실의 하단에 설치되어 선택적으로 상기 내부공간을 개방하거나 밀봉 폐쇄하는 하부도어; 및
    상기 열분해실의 하단을 사이에 두고 외측에 구비된 자석과 자력으로 밀착되고, 상기 하부도어의 개방시 상기 자석에 따라 회전축을 중심으로 회전하며 상기 열분해실의 하단에 퇴적된 잔여물을 스크래핑하는 스크래퍼;를 구비하는, 폐기물의 열분해장치.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 잔여물 배출부는, 상기 열분해실의 하단에 부착되어 상기 하부도어를 통해 배출되는 잔여물을 수용하며, 내측으로에 상기 열풍이 공급되도록 구비되어 온도가 상승하면 상기 열분해부재에 열을 전달하는 호퍼;를 구비하는, 폐기물의 열분해장치.
    

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