KR20240034915A - 열분해유 발전시스템 - Google Patents

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KR20240034915A
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Abstract

본 발명은 열분해유 발전시스템에 관한 것이다
보다 구체적으로는, 폐플라스틱, 폐유, 폐타이이어, 폐비닐, 폐고무(이하 '원료') 등의 고분자 폐기물을 무산소 조건하에서 외부에서 열을 가하여 액체연료로 변환시키는 열분해 공정 유화 장치에서 공정의 중단없이 원료의 투입 및 열분해 공정의 최종 탄화폐기물을 연속적으로 배출하는 열분해장치에 사용되는 열분해유(분해유)를 이용하여 엔진을 가동함으로써 발전하여 전력을 획득하고, 상기 열분해장치에서 발생된 폐열을 이용하여 열원이 필요한 사용처로 공급하는, 열분해유 발전시스템에 관한 것이다.

Description

열분해유 발전시스템{Pyrolysis oil power generation system}
본 발명은 열분해유 발전시스템에 관한 것이다
보다 구체적으로는, 폐플라스틱, 폐유, 폐타이이어, 폐비닐, 폐고무(이하 '원료') 등의 고분자 폐기물을 무산소 조건하에서 외부에서 열을 가하여 액체연료로 변환시키는 열분해 공정 유화 장치에서 공정의 중단없이 원료의 투입 및 열분해 공정의 최종 탄화폐기물을 연속적으로 배출하는 열분해장치에 사용되는 열분해유(분해유)를 이용하여 엔진을 가동함으로써 발전하여 전력을 획득하고, 상기 열분해장치에서 발생된 폐열을 이용하여 열원이 필요한 사용처로 공급하는, 열분해유 발전시스템에 관한 것이다.
폐플라스틱, 폐타이어, 폐비닐, 폐고무 등의 고분자 폐기물을 무산소 조건하에서 열을 가하여 고분자 원료를 구성하는 탄소 사슬을 끊어서 저분자 탄화수소 GAS로 변화시키는 열분해 공정은 화재 및 폭발의 위험성이 대단히 높은 작업으로 고형 폐기물을 직접 투입할 수 없으므로 열분해 장치에 원료를 투입하고 외부와 차단하여 공기를 제거한 밀폐장치에서 이루어지는 회분식 작업이 일반적이다.
고분자 폐기물을 파분쇄 한 후 각종 선별과정을 거쳐 이물질을 제거한 후 가열장치가 부착된 SCREW FEEDER[MELTING EXTRUDER]로 연속 투입하는 공정도 있으나 파분쇄 및 이물질 선별기 설치비용은 물론 운전 비용이 높고, 또한 열분해 최종 잔재물 배출에는 같은 문제로 인하여 회분식 장치를 복수로 설치하여 교대로 운전한다.
현재 회분식 열분해 장치의 1회 운전은 점화 가열에 의한 열분해 시간이 13~15시간 소요되고 냉각, 잔재 폐기물 제거, 원료 재투입을 포함하여 1일 1회 작업을 하는 것이 일반적이다. 고온의 가열과 냉각의 빈번한 반복 운전은 열분해 장치의 수명이 줄이는 원인이 되고, 더욱 회분식 운전은 인력에 의존해야 하므로 비용이 높을 수 밖에 없다.
또한, 회분식 열분해 장치의 1일 생산 가동율 50%의 낮은 가동율과 잦은 고온가열과 냉각의 반복으로 장치가 열에 의한 피로도가 높아 열분해장치의 수명이 아주 짧고, 반복되는 회분식 작업은 수동식 운전으로 많은 인력이 필요하여 이는 결국 생산 원가를 높이는 원인이 된다.
또한, 고분자 탄소 물질을 열분해한 최종 탄화 폐기물은 순도에 따라 여러 분야에 사용이 가능한 가치가 있는 물질이지만 각종 이물질과 혼합되어 배출되므로 폐기물로 전락하여 유가 처리하고 있는 현실에 순수한 탄화물질은 별도의 수익을 창출한다.
따라서, 본 출원인은 원료인 고분자 폐기물을 무산소 조건하에서 외부에서 열을 가하여 액체연료로 변환시키는 열분해 공정 유화 장치에서 공정의 중단없이 원료의 투입 및 열분해 공정의 최종 탄화폐기물을 연속적으로 배출하는, 열분해유 발전시스템 및 방법을 제안한다.
관련된 기술로서, 등록특허공보 제10-2198416호에는 폐기물의 연속식 열분해 기술을 이용한 재생 에너지 및 친환경 자원 생산 장치가 기재되어 있다.
상기 기술은, 폐기물의 연속식 열분해 기술을 이용한 재생 에너지 및 친환경 자원 생산 장치는, 직렬로 연결된 복수개의 열분해로들을 가지며 열분해로에서 폐기물을 열분해하여 바이오차(Bio-Char)를 생산하는 열분해장치, 및 폐기물의 열분해 과정에서 발생하는 가스, 유증기, 및 수증기의 혼합물로부터 재생 가능한 에너지원을 분리하고 폐열 에너지를 회수하는 폐열 회수장치로 구성된다. 이 때, 폐열 회수장치는, 혼합물을 냉각시켜 유증기와 수증기를 응축시키는 열교환부, 열교환부 하부에 위치하여 열교환부에서 응축되어 낙하하는 오일과 물을 수용하는 저장부, 혼합물 중 응축되지 않은 가스를 외부로 배출하는 가스 배출구, 및 저장부의 오일 또는 물을 열교환부로 분사하는 가스 세정부를 포함한다.
등록특허공보 제10-2198416호(2020.12.29. 등록) 등록특허공보 제10-2095746호(2020.03.26. 등록) 등록특허공보 제10-2071339호(2020.01.22. 등록) 등록특허공보 제10-1280875호(2013.06.26. 등록)
본 발명의 목적은, 폐플라스틱, 폐유, 폐타이이어, 폐비닐, 폐고무(이하 '원료') 등의 고분자 폐기물을 무산소 조건하에서 외부에서 열을 가하여 액체연료로 변환시키는 열분해 공정 유화 장치에서 공정의 중단없이 원료의 투입 및 열분해 공정의 최종 탄화폐기물을 연속적으로 배출하는 열분해장치에 사용되는 열분해유(분해유)를 이용하여 엔진을 가동함으로써 발전하여 전력을 획득하고, 상기 열분해장치에서 발생된 폐열을 이용하여 열원이 필요한 사용처로 공급하는, 열분해유 발전시스템을 제공하는데 잇다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명에 따른 열분해유 발전시스템은, 열분해장치와; 상기 열분해장치로부터 분해유를 공급받아 구동하는 엔진을 포함하는 발전기;를 포함하여 구성된, 열분해유 발전시스템에 있어서,
상기 열분해장치는, 분해유 획득과정에서 발생된 폐열을 관로를 이용하여 사용처로 공급하고,
상기 발전기는, 발전된 저력을 사용처로 공급하는 것을 기술적 특징으로 한다.
이때, 상기 관로(100)는 플랜지(100a)를 포함하여 길게 연장되고, 플랜지(100a) 사이에는 기밀부재(110)가 결합되는 것을 특징으로 한다.
상술된 열분해장치는, 열분해 공정을 투입공정, 융용공정, 열분해공정, 고형화공정 4단계로 분할하였으며,
구체적으로는, 2단의 원료 공급부와 융용기, 고형폐기물 수조, 열분해기, 고형화기, 탄화물 수조와 유증기 응축장치, 가스배출장치로 구성되며, 상측공급부와 하측공급부로 상하 2단으로 구성된 공급부는 상측공급부에 투입된 원료를 진공으로 상측공급부 내부의 수분과 공기를 배출한 후 중간차단밸브체를 이용하여 외부의 공기 유입과 내부의 가스 누출을 차단하면서 하측공급부로 이송하며, 하측공급부에 투입된 원료는 하부에 설치된 수직 암나사형 원형 SCREW의 회전에 의해 융용기에 연속공급된다.
융용기는 가열되어 펌프를 통해 순환되는 순환용융액을 투입하여, 투입된 원료와 교반 가열하여 융용시킨다. 융용액은 여과기에서 고형 이물질을 분리하고 열분해 저비점유로 세정하여 고형 이물질을 단속적으로 배출한다.
고형 이물질이 분리된 융용액은 열분해기에 정량 연속 공급되며 열분해로 발생된 유증기는 액화시켜 열분해유를 생산하고 열분해 과정에서 발생한 슬러지는 침전조에서 분리하여 고형화기로 공급된다.
외부 직화에 의해 가열되는 로타리 킬른형 고형화기는 투입된 열분해 슬러리를 내부의 회전형 스크류와 함께 순환되는 강구에 의해 전열과 회전에 의해 유증기와 고형화된 탄화 폐기물을 분말형태로 파쇄시키고 여과망에 의해 강구와 탄화 폐기물을 분리시켜 강구는 입구로 다시 돌아오고 탄화 폐기물은 배출스크류에 의해 탄화물(탄화 폐기물)수조로 이송된다. 탄화물 수조는 2기가 설치되어 밸브의 개폐작업으로 번갈아가며 배출하므로 1기의 열분해 장치로 공정의 중단 없이 생산이 연속적으로 진행하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 열분해장치와; 상기 열분해장치로부터 분해유를 공급받아 구동하는 엔진을 포함하는 발전기;를 포함하여 구성된, 열분해유 발전시스템을 통해 상기 열분해장치는, 분해유 획득과정에서 발생된 폐열을 관로를 이용하여 사용처로 공급하고, 상기 발전기는, 발전된 저력을 사용처로 공급함으로써, 전력의 충당적 측면과 아울러 폐열을 사용하여 상시 따뜻한 공기를 공급할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 상술된 열분해장치에 의하면, 공정의 중단없이 형태가 다양한 각종 이물질이 포함된 고분자 폐기물을 파분쇄하지 않고 이물질을 분리하지 아니한 상태로 직접 투입하여 공정 운전중 생성되는 고비점 분해유를 이용하여 융용하고 자생되는 저비점유의 세정에 의하여 고형 이물질을 분리 배출하므로 파분쇄 시설비 및 운전비용이 절감된다.
도 1은 본 발명에 따른 열분해유 발전시스템을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 열분해장치의 폐열이 공급되는 관로의 구성을 일예로서 나타낸 것이다.
도 2a는 본 발명에 따른 열분해장치의 폐열이 공급되는 관로에 구성된 회전판의 구성을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 열분해유 발전시스템의 열분해장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 열분해유 발전시스템의 열분해장치 중 상측공급부 및 하측공급부를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5은 본 발명에 따른 열분해유 발전시스템의 열분해장치 중 용융기를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6는 본 발명에 따른 열분해유 발전시스템의 열분해장치 중 고형폐기물 수조 및 여과기를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 7는 본 발명에 따른 열분해유 발전시스템의 열분해장치 중 열분해기를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 열분해유 발전시스템의 열분해장치 중 고형화기를 개략적으로 나타낸 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
본 발명은 열분해유 발전시스템에 관한 것이다
보다 구체적으로는, 폐플라스틱, 폐유, 폐타이이어, 폐비닐, 폐고무(이하 '원료') 등의 고분자 폐기물을 무산소 조건하에서 외부에서 열을 가하여 액체연료로 변환시키는 열분해 공정 유화 장치에서 공정의 중단없이 원료의 투입 및 열분해 공정의 최종 탄화폐기물을 연속적으로 배출하는 열분해장치에 사용되는 열분해유(분해유)를 이용하여 엔진을 가동함으로써 발전하여 전력을 획득하고, 상기 열분해장치에서 발생된 폐열을 이용하여 열원이 필요한 사용처로 공급하는, 열분해유 발전시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 열분해유 발전시스템을 나타낸 것이다.
첨부된 도면에 따른 열분해유 발전시스템은, 열분해장치와; 상기 열분해장치로부터 분해유를 공급받아 구동하는 엔진을 포함하는 발전기;를 포함한다.
이때, 열분해장치에서 발생된 폐열은 온실 등과 같이 열원이 필요한 사용처로 폐열을 공급하도록 관로를 구비하도록 구성된다.
또한, 발전기는 엔진의 구동을 통해 발전을 수행하는 종래 발전시스템을 채용하므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 아울러 발전기를 통해 발전된 전력을 전력을 필요로 하는 모든 사용처로 공급되도록 구성된다.
이하에서는 상술된 열분해장치를 설명한다.
상술된 열분해장치는, 첨부된 도면의 도 3 내지 도 8을 통해 설명하도록 한다.
첨부된 도면에 따른 열분해 장치는, 폐플라스틱, 폐유, 폐타이이어, 폐비닐, 폐고무(이하 '원료') 등의 고분자 폐기물을 무산소 조건하에서 외부에서 열을 가하여 액체연료로 변환시키는 열분해 공정 유화 장치에서 공정의 중단없이 원료의 투입 및 열분해 공정의 최종 탄화폐기물을 연속적으로 배출하는, 열분해유 발전시스템 및 방법에 관한 것이다.
부연하면, 2단의 원료 공급부와 융용기, 고형폐기물 수조, 열분해기, 고형화기, 탄화물 수조와 유증기 응축장치, 가스배출장치로 구성되며, 상측공급부와 하측공급부로 상하 2단으로 구성된 공급부는 상측공급부에 투입된 원료를 진공으로 상측공급부 내부의 수분과 공기를 배출한 후 중간차단밸브체를 이용하여 외부의 공기 유입과 내부의 가스 누출을 차단하면서 하측공급부로 이송하며, 하측공급부에 투입된 원료는 하부에 설치된 수직 암나사형 원형 SCREW의 회전에 의해 융용기에 연속공급된다.
융용기는 가열되어 펌프를 통해 순환되는 순환용융액을 투입하여, 투입된 원료와 교반 가열하여 융용시킨다. 융용액은 여과기에서 고형 이물질을 분리하고 열분해 저비점유로 세정하여 고형 이물질을 단속적으로 배출한다.
고형 이물질이 분리된 융용액은 열분해기에 정량 연속 공급되며 열분해로 발생된 유증기는 액화시켜 열분해유를 생산하고 열분해 과정에서 발생한 슬러지는 침전조에서 분리하여 고형화기로 공급된다.
외부 직화에 의해 가열되는 로타리 킬른형 고형화기는 투입된 열분해 슬러리를 내부의 회전형 스크류와 함께 순환되는 강구에 의해 전열과 회전에 의해 유증기와 고형화된 탄화 폐기물을 분말형태로 파쇄시키고 여과망에 의해 강구와 탄화 폐기물을 분리시켜 강구는 입구로 다시 돌아오고 탄화 폐기물은 배출스크류에 의해 탄화물(탄화 폐기물)수조로 이송된다. 탄화물 수조는 2기가 설치되어 밸브의 개폐작업으로 번갈아가며 배출하므로 1기의 열분해 장치로 공정의 중단 없이 생산이 연속적으로 진행하는 것을 특징으로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 열분해유 발전시스템의 열분해장치를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명에 따른 열분해유 발전시스템의 열분해장치 중 상측공급부 및 하측공급부를 개략적으로 나타낸 것이다.
또한, 도 5은 본 발명에 따른 열분해유 발전시스템의 열분해장치 중 용융기를 개략적으로 나타낸 것이며, 도 6는 본 발명에 따른 열분해유 발전시스템의 열분해장치 중 고형폐기물 수조 및 여과기를 개략적으로 나타낸 것이다.
또한, 도 7는 본 발명에 따른 열분해유 발전시스템의 열분해장치 중 열분해기를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 8은 본 발명에 따른 열분해유 발전시스템의 열분해장치 중 고형화기를 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명은 상측공급부(1) 및 하측공급부(2)로 구성된 2단의 공급부(1, 2)를 통하여 공정의 중단 없이 연속으로 원료 물질을 투입하고 융용기(3)로 융용하여 고형폐기물 수조(4, 5)와 여과기(6, 7)로 고형 이물질을 분리하고 배출하며,
이물질이 제거된 고분자 융용액을 열분해기(10)로 열분해하여 열분해유를 추출하고 침전조(12)에서 분리된 최종 슬러지를 고형화기(13)로 고온 열분해하여 생성된 탄화 폐기물을 고형화기(13)의 선입 선출 스크류와 순환 회전되는 강구의 마찰에 의해 분말로 만들어 외부로 연속 배출하도록 2기의 탄화 폐기물 수조(14, 15)로 구성되어 있다.
상기 공급부(1, 2)는 도 4에 도시된 바와 같이 상하 2단으로 설치되되, 중간차단밸브체(16)를 통해 결합된다. 이때 결합은 용접 등일 수도 있지만, 볼팅 체결에 의한 결합이 바람직할 수 있다.
즉, 상기 중간차단밸브체(16)가 닫힌 상태에서 원료투입구(11)로 원료를 투입하고 원료투입구(11)를 닫은 후 상측공급부(1) 외측의 가열자켓(12)의 열매체 순환에 의한 가열과 도면에 도시되지 않았지만 기구비된 진공유닛의 감압으로 기체 배출구(13)를 통해 저온에서 수분과 공기를 제거한 원료를 중간차단밸브체(16)를 열어 배출 스크류(15)를 가동하여 하측에 위치된 하측공급부(2)로 이송한다.
이때, 상기 배출 스크류(15)는 상측공급부(1)의 내부 하면에 구비된 경사몸체(14)의 일측에 구성될 수 있는데, 상기 배출 스크류(15)는 일부가 경사몸체(14) 내부에 삽입되고 나머지는 노출되는 형태로 경사몸체(14) 내부에 축을 통해 연결되고 별도의 모터로부터 동력을 전달받아 회전함으로써 원료를 이송하도록 할 수 있다.
상기 중간차단밸브체(16)는 첨부된 도면의 도 4와 같이 모터의 구동에 의해 축이 맞물려 개폐되는 구조로서 이러한 구조는 첨부된 도면으로부터 자명하게 도출될 수 있다.
또한, 이송이 완료되면 중간차단밸브체(16)를 닫아 폐쇄시키는데, 상기 하측공급부(2)는 상측 공급부(1)와 동일하게 제2 경사몸체(22)와 배출스크류(23)를 포함한다.
또한, 상기 하측공급부(2)는 일측에 기체배출구(21)를 포함하고, 하측에 'ㄴ'자 형상의 연결부(24)를 가지는데, 연결부(24)의 절곡된 단부에는 연결부단부(25)가 형성된다. 아울러 상기 연결부단부(25)의 반대방향에는 오목한 홈이 연장되도록 구성되되, 상기 홈의 내측으로는 모터에 의해 가압구동되는 피스톤(26)이 구성된다.
즉, 하측공급부(2)로 투입된 원료는 배출스크류(23)와 피스톤(26, 압출식투입기)을 이용하여 융용기(3)에 연속 공급된다.
2단으로 설치된 공급부(1, 2)와 중간차단밸브체(16)를 작동하여 고체 물질을 투입함에 있어 외부의 공기가 장치로 들어오는 것과 내부의 열분해 유증기가 외부로 유출되는 것을 차단하므로 열분해 공정의 운전과 상관없이 원료를 투입하며 공급부(1, 2)의 용량과 유량계의 선택에 따라 투입횟수와 시기를 결정하고 연속 운전할 수 있게 되는 장점이 있다.
상기 용융기(3)는, 첨부된 도면의 도 5에 도시된 바와 같이 원료와 함께 투입된 비융용 고형 이물질을 열분해하기 이전에 분리 제거하는 기능을 한다.
이를 위하여 용융기(3)는 내부에 용융조(32)를 포함하는 케이싱(31)과; 상기 케이싱(31)의 측방향에서 연통되게 결합되며, 내부에 비용융 고형물 세정조(34)를 포함하는 제2 케이싱(33);으로 구성된다.
이때, 상기 케이싱(31)은 하측공급부(2)의 연결부단부(25)에 연통되어 결합되기 위한 연통부(31a)와; 외측에 가스배출구(33a), 순환용융액 투입구(31c) 및 용융액 배출구(31d);를 포함하고,
상기 제2 케이싱(33)은 일측에 가스배출구(33a), 열분해유 투입구(33b), 고형물 배출구(33c) 및 고형폐기물 수조 선택핸들(33d)을 포함하도록 구성된다.
또한, 상기 케이싱(31)과 제2 케이싱(33)은 결합될 때 사이에 격벽(35)이 함께 결합되도록 구성하여, 케이싱(31)과 제2 케이싱(33)이 연통되는 영역이 좁아지도록 한다.
또한, 케이싱(31)의 내부에는 전동기(모터)로 회전하는 회전여과망과 고형물을 후단으로 이송하는 고형물 이송 스크류가 구비되며,
하측공급부(2)로부터 투입된 원료와, 상기 순환용융액 투입구(31c)를 통해 투입된 순환용융액을 혼합하여 가열하고, 가열되면서 발생되는 가스는 가스배출구(31b)를 통해 배출하도록 한다.
이렇게 원료가 가열될 때, 회전여과망을 통해 용융액체가 통과되어 제1 여과기(6)로 공급되고, 제1 여과기(6)의 용융액체는 열분해기(10)로 공급되어 비점분류기(11)를 통해 다시 용융기(3)의 제2 케이싱(33) 중 열분해유 투입구(33b)로 순환된다.
이때, 회전여과망을 통과하지 못한 고형 이물질은 고형물 배출 스푼-1에 의해 격벽으로 분리된 비용융 고형물 세정조(34)로 이송되어, 상기 열분해유 투입구(33b)를 통해 투입된 열분해유에 의하여 1차적으로 세정되고, 고형물 배출 스푼-2과 고형물 수조 선택 핸들(33d)에 의해 선택적으로 고형폐기물 수조(4, 5)로 이송된다.
상기 고형폐기물 수조(4, 5)로 이송된 고형 폐기물은 세정유 공급조(8)에서 공급되는 세정유(저비점)를 통해 2차적으로 세정된다.
이때, 상기 고형폐기물 수조(4, 5)는 첨부된 도면의 도 6를 참조할 수 있는데, 도 6는 제1 고형폐기물 수조(4)를 기준으로 도시되었지만, 실제로 제2 고형폐기물 수조(5)에서도 적용하여 이해할 수 있어야 한다.
고형폐기물 수조(4, 5)는, 고형물이 투입되는 고형물 입구(41)와; 세정액이 투입되기 위한 세정액 투입구(42)와; 고형물을 배출하기 위하여 힌지 결합으로 개폐되는 고형폐기물 배출구(43)와; 세정과정에서 발생되는 가스를 배출하기 위한 가스배출구(44)와; 고형폐기물 수조(4, 5) 내부의 여과망을 통해 여과된 세정유를 배출하는 세정유 출구(45);를 포함한다.
상기 세정유 출구(45)를 통해 배출된 세정유는 제2 여과기(7)로 공급되며, 제2 여과기(7)를 통해 여과되어 이물질이 분리된 세정유가 다시 고형폐기물 수조(4, 5)로 공급될 수 있도록 한다.
이때, 세정유 출구(45)를 통한 배출은 고형폐기물 수조(4, 5)에 별도로 구비된 진공유닛을 통해 감압증류에 의해 세정유를 증류 제거하여 배출할 수 있도록 한다.
이때, 고형폐기물 수조(4, 5)는 제1 고형폐기물 수조(4)와 제2 고형폐기물 수조(5)로 2기가 설치되어 교대 운정되므로 공정의 운전과 상관없이 고형폐기물을 연속적으로 배출할 수 있다.
또한, 상기 여과기(6, 7) 역시 첨부된 도면의 도 6를 참조할 수 있는데, 도 6에서는 제1 여과기(6)를 기준으로 설명되었으나, 제2 여과기(7)에서도 적용하여 이해할 수 있어야 한다.
여과기(6, 7)는, 고형폐기물 수조(4, 5)로부터 세정유가 투입되는 투입구(61)와; 투입된 세정유를 여과시키는 여과망(62)과; 여과된 세정유를 배출하는 배출구(63);를 포함하여 구성된다.
상술된 바와 같이 용융기(3)로부터 열분해기(10)에 연속 공급되는 용융액을 직화에 의해 열분해하여 분해된 유증기는 응축공정과 정제공정을 거쳐 분해유를 생산하고 가스는 자체 연료로 사용한다.
상기 열분해기(10)에서 미분해된 슬러지는 침전조(12)에서 침전과정을 거쳐 상등액은 상술된 바와 같이 용융기(3)로 순환되고, 침전물은 최종적으로 열분해를 수행하는 고형화기(13)에 정량적으로 공급된다.
이를 위하여, 상기 열분해기(10)는 첨부된 도면의 도 7와 같이 용융액 투입을 위한 용융액 투입구(101)와; 열분해하여 분해된 유증기를 배출하는 유중기 출구(102)와; 미분해된 슬러지를 배출하는 슬러지 출구(103);를 포함하여 구성된다.
나머지 열분해기(10)의 열 분해를 위한 구성은 통상의 열분해기를 사용하도록 한다.
또한, 상기 침전조(12)는 열분해기(10)로부터 용융액을 투입받는 투입구(121)와; 상등액을 순환시키기 위해 배출하는 상등액 출구(122)와; 침전물인 슬러지를 배출하는 슬러지 출구(123);를 포함하여 구성된다.
상기 고형화기(13)는 첨부된 도면의 도 8과 같이, 상기 침전조(12)의 침전물의 유분을 회수하고 최종적으로 잔재물을 고형화하는 공정으로 오일(OIL)을 생산한다.
이때, 열분해 공정의 중단 없이 연속적으로 진행하기 위하여 상기 고형화기(13)는 로터리 킬른형 열분해장치로 정량 투입펌프(12-p, 도 3 참조)로 슬러지투입구(131)에 일정 시간에 일정량의 슬러지가 투입된다.
상기 고형화기(13)는 회전케이싱(133)을 이용하여 열분해를 수행한다.
즉, 상기 회전케이싱(133) 내부에 투입된 침전물 슬러지가 선입 선출 스크류(133d)의 회전에 의해 후단으로 이송되고 화실(A, Area)의 연소기구의 가열에 의한 열분해로 발생된 유증기는 고형화기(13) 일측에 구성된 유증기 출구(132)를 통해 비점분류기(11)로 공급한다.
이 과정에서 슬러지는 장치(회전케이싱)의 벽면에 부착되어 탄화되어 간다. 순환 회전용 강구(B, Ball)는 선입 선출 스크류(133d)의 회전에 의해 슬러지와 함께 이동하면서 가열에 의해 벽면에 부착된 탄화 폐기물을 분쇄 분리하여 고형분말로 만든다.
순환 회전용 강구(B)와 회전케이싱(133)의 마찰에 의해 미세하게 분쇄된 탄화 폐기물은, 회전케이싱(133)의 단부에 확장된 영역으로 형성된 단부영역(133f)에 구비된 여과망(133h)에 의해 강구와 분리되고, 분리된 강구는 강구 스푼(133e)과 강구 순환 스크류(133c)에 의해 입구로 원위치 된다.
또한, 회전케이싱(133)의 내벽으로부터 강구와 마찰로 인해 발생된 분말형태의 탄화폐기물(탄화물)은 단부영역(133f)에서 탄화물 스푼(133i)을 통해 탄화물 배출 스크류(133j)로 이송되는데,
상기 탄화물 배출 스크류(133j)는 회전케이싱(133)의 외측에 연장되어 구성된 연장체(133k)에 삽입되어 고정된 원통구성의 내부에 형성되도록 한다.
즉, 상기 원통구성이 탄화물 스푼(133i)에 연통된 구성으로서, 회전케이싱(133)의 회전에 의해 스크류 구성들이 회전하도록 한다. 이때 회전케이싱(133)의 회전은 첨부된 도면과 같이 모터로부터 동력을 공급받아 회전하도록 구성한다.
이러한 탄화물 배출 스크류(133j)는 연장체(133k)의 외측으로 연통되어 구성된 탄화물 배출구(133l)의 내측에도 원통과 함께 구성되는데, 즉, 연장체(133k)와 탄화물 배출구(133l)가 연통됨으로 인해 탄화물 배출 스크류(133j)이 길게 연장되어 구성될 수 있다.
상기 탄화물 배출구(133l)의 외측으로는 탄화물 수조 선택 핸들(133m)이 구비되어 있으며, 상기 탄화물 수조 선택 핸들(133m)에 의해 탄화물 배출구(133l)로부터 배출된 탄화물을 선택적으로 제1 탄화물 수조(14) 또는 제2 탄화물 수조(15)로 공급할 수 있다.
이 경우에도 탄화물 수조(14, 15)를 2기로 운영함으로써, 공정의 중단 없이 번갈아 고형 탄화폐기물을 외부로 배출할 수 있다.
또한, 탄화물 배출은 원료 투입과 같이 가스 차단 밸브와 공기 배출 진공유닛에 의해 외부 공기의 장치 내 유입이나 가스의 외부 누출이 되지 않도록 되어있다.
한편, 상술된 바와 같이 구성된 열분해장치를 통해 폐열을 공급하는데 있어서 사용처까지 관로를 통해 연결되는데, 상기 관로의 구성 일예는 첨부된 도면의 도 2 및 도 2a를 통해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 열분해장치의 폐열이 공급되는 관로의 구성을 일예로서 나타낸 것이고, 도 2a는 본 발명에 따른 열분해장치의 폐열이 공급되는 관로에 구성된 회전판의 구성을 나타낸 것이다.
관로(100)는 일측에 플랜지(100a)를 포함하도록 구성되며, 이러한 플랜지의 결합을 통해 관로(100)를 길게 연장한다.
이때, 2개의 관로가 마주하는 플랜지(100a)의 사이에는 원주방향을 따라 홈을 형성하되, 이러한 홈을 이용하여 기밀부재(패킹, 110)를 결합한다.
그리고 상기 플랜지는 볼트와 너트로 된 1쌍의 결합구조물을 플랜지의 원주방향을 따라 일정간격마다 형성하여 결합하는데, 이때, 플랜지 사이에는 볼트에 의해 끼워져 결합되어 위치되는 회전판(140)이 위치된다.
또한, 상술된 볼트에는 회전판(140)을 기준으로 양방향으로 스프링(120)과 오링(130)이 각각 위치되어 회전판의 볼트의 길이방향을 기준으로 좌/우방향으로 유동적이게 될 수 있도록 한다. 이는 관로를 흐르는 폐열의 압력에 회전판이 견딜 수 있도록 하는 것이다.
상기 회전판(140)은, 첨부된 도면의 도 2a와 같이 볼트가 관통되는 홀로서 회전판(140)의 원주방향을 따라 길게 형성된 가이드홀(143)과; 상기 회전판(140)의 중심측에 관통되는 방향을 가지며 관로를 흐르는 폐열이 통과되도록 하는 관통홀(141)과; 상기 관통홀(141)의 원주방향을 따라 일정간격마다 형성되고 경사진 방향을 가지도록 형성된 회전유도홀(142);을 포함한다.
이러한 구성에 따르면, 관로(100)를 흐르는 폐열이 회전판(140)을 통과하면서 회전유도홀(142)에 의해 회전판(140)이 회전하되, 이때 가이드홀(143)에 의해 회전되면서, 폐열의 압력으로 인해 일측으로 눌리면서 한측의 스프링이 압축되어 다른 한측의 스프링 및 오링과의 간격이 벌어져 회전이 가능하게 되는 것이다.
이에 따라, 관로를 흐르는 폐열의 이송속도를 향상시켜 더 효율적인 폐열의 이용이 가능하게 된다.
아울러 상술된 관로를 비롯한 구조물은 열에 내구도를 가지는 내열재질을 가짐이 바람직하다.
상기에서 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
1 : 상측공급부
11 : 원료투입구
12 : 가열자켓
12a : 열매체
13 : 기체배출구
14 : 경사몸체
15 : 배출스크류
16 : 중간차단밸브체
2 : 하측공급부
21 : 기체배출구
22 : 제2 경사몸체
23 : 배출스크류
24 : 연결부
25 : 연결부단부
26 : 피스톤
3 : 용융기
31 : 케이싱
31a : 연통부
31b : 가스배출구
31c : 순환용융액 투입구
31d : 용융액 배출구
32 : 용융조
33 : 제2 케이싱
33a : 가스배출구
33b : 열분해유 투입구
33c : 고형물 배출구
33d : 고형폐기물 수조 선택핸들
34 : 비용융 고형물 세정조
35 : 격벽
4 : 제1 고형폐기물 수조
41 : 고형물 입구
42 : 세정액 투입구
43 : 고형폐기물 배출구
44 : 가스배출구
45 : 세정유 출구
5 : 제2 고형폐기물 수조
6 : 제1 여과기
61 : 투입구
62 : 여과망
63 : 배출구
7 : 제2 여과기
8 : 세정유 공급조
9 : 가열기
10 : 열분해기
101 : 용융액투입구
102 : 유중기 출구
103 : 슬러지 출구
11 : 비점분류기
12 : 침전조
121 : 투입구
122 : 상등액 출구
123 : 슬러지 출구
13 : 고형화기
A : 화실(Area)
B : 순환 회전용 강구(Ball)
131 : 슬러기 투입구
132 : 유증기 출구
133 : 회전케이싱
133a : 연장통
133b : 내부 연장통
133c : 강구 순환 스크류
133d : 선입 선출 스크류
133e : 강구 스푼
133f : 단부영역
133g : 탄화물 배출 스크류
133h : 여과망
133i : 탄화물 스푼
133j : 탄화물 배출 스크류
133k : 연장체
133l : 탄화물 배출구
133m : 탄화물 수조 선택 핸들
14 : 제1 탄화물 수조
15 : 제2 탄화물 수조
100 : 관로
100a : 플랜지
110 : 기밀부재
120 : 스프링
130 : 오링
140 : 회전판

Claims (12)

  1. 열분해장치와;
    상기 열분해장치로부터 분해유를 공급받아 구동하는 엔진을 포함하는 발전기;를 포함하여 구성된, 열분해유 발전시스템에 있어서,
    상기 열분해장치는,
    분해유 획득과정에서 발생된 폐열을 관로를 이용하여 사용처로 공급하는 것을 특징으로 하는, 열분해유 발전시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 관로(100)는 플랜지(100a)를 포함하여 길게 연장되고, 플랜지(100a) 사이에는 기밀부재(110)가 결합되는 것을 특징으로 하는, 열분해유 발전시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 열분해장치는,
    상측공급부(1) 및 하측공급부(2)로 구성된 2단의 공급부(1, 2)를 통하여 공정의 중단 없이 연속으로 원료 물질을 투입하고 융용기(3)로 융용하여 고형폐기물 수조(4, 5)와 여과기(6, 7)로 고형 이물질을 분리하고 배출하며,
    이물질이 제거된 고분자 융용액을 열분해기(10)로 열분해하여 열분해유를 추출하고 침전조(12)에서 분리된 최종 슬러지를 고형화기(13)로 고온 열분해하여 생성된 탄화 폐기물을 고형화기(13)의 선입 선출 스크류와 순환 회전되는 강구의 마찰에 의해 분말로 만들어 2기의 탄화물 수조(14, 15)를 이용하여 외부로 연속 배출하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 열분해유 발전시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 상측공급부(1)는,
    중간차단밸브체(16)가 닫힌 상태에서 원료투입구(11)로 원료를 투입하고 원료투입구(11)를 닫은 후 상측공급부(1) 외측의 가열자켓(12)의 열매체 순환에 의한 가열과, 진공유닛의 감압으로 기체 배출구(13)를 통해 저온에서 수분과 공기를 제거한 원료를 중간차단밸브체(16)를 열어 배출 스크류(15)를 가동하여 하측에 위치된 하측공급부(2)로 이송하고,
    상기 하측공급부(2)로 이송이 완료되면, 중간차단밸브체(16)를 닫아 폐쇄시키되, 상기 하측공급부(2)는 상측 공급부(1)와 동일하게 제2 경사몸체(22)와 배출스크류(23)를 포함하며, 일측에 기체배출구(21)를 포함하고, 하측에 'ㄴ'자 형상의 연결부(24)를 가지며, 상기 연결부(24)의 절곡된 단부에는 연결부단부(25)가 형성되고, 상기 연결부단부(25)의 반대방향에는 오목한 홈이 연장되도록 구성되되, 상기 홈의 내측으로는 모터에 의해 가압구동되는 피스톤(26)이 구성됨으로써,
    상기 하측공급부(2)로 투입된 원료는 배출스크류(23)와 피스톤(26)을 이용하여 연결부단부(25)에 연결된 용융기(3)에 연속 공급되는 것을 특징으로 하는, 열분해유 발전시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 용융기(3)는,
    내부에 용융조(32)를 포함하는 케이싱(31)과; 상기 케이싱(31)의 측방향에서 연통되게 결합되며, 내부에 비용융 고형물 세정조(34)를 포함하는 제2 케이싱(33);으로 구성되되,
    상기 케이싱(31)은 하측공급부(2)의 연결부단부(25)에 연통되어 결합되기 위한 연통부(31a)와; 외측에 가스배출구(33a), 순환용융액 투입구(31c) 및 용융액 배출구(31d);를 포함하고,
    상기 제2 케이싱(33)은 일측에 가스배출구(33a), 열분해유 투입구(33b), 고형물 배출구(33c) 및 고형폐기물 수조 선택핸들(33d)을 포함하도록 구성되며,
    상기 케이싱(31)과 제2 케이싱(33)은 결합될 때 사이에 격벽(35)이 함께 결합되도록 구성하여, 케이싱(31)과 제2 케이싱(33)이 연통되는 영역이 좁아지도록 하는 것을 특징으로 하는, 열분해유 발전시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 케이싱(31)의 내부에는 모터로 회전하는 회전여과망과 고형물을 후단으로 이송하는 고형물 이송 스크류가 구비되며,
    하측공급부(2)로부터 투입된 원료와, 상기 순환용융액 투입구(31c)를 통해 투입된 순환용융액을 혼합하여 가열하고, 가열되면서 발생되는 가스는 가스배출구(31b)를 통해 배출하되,
    가열시, 회전여과망을 통해 용융액체가 통과되어 제1 여과기(6)로 공급되고, 제1 여과기(6)의 용융액체는 열분해기(10)로 공급되어 비점분류기(11)를 통해 다시 용융기(3)의 제2 케이싱(33) 중 열분해유 투입구(33b)로 순환되고,
    상기 회전여과망을 통과하지 못한 고형 이물질은 고형물 배출 스푼-1에 의해 격벽으로 분리된 비용융 고형물 세정조(34)로 이송되어, 상기 열분해유 투입구(33b)를 통해 투입된 열분해유에 의하여 1차적으로 세정되고, 고형물 배출 스푼-2과 고형물 수조 선택 핸들(33d)에 의해 선택적으로 고형폐기물 수조(4, 5)로 이송되는 것을 특징으로 하는, 열분해유 발전시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 고형폐기물 수조(4, 5)는,
    고형물이 투입되는 고형물 입구(41)와; 세정액이 투입되기 위한 세정액 투입구(42)와; 고형물을 배출하기 위하여 힌지 결합으로 개폐되는 고형폐기물 배출구(43)와; 세정과정에서 발생되는 가스를 배출하기 위한 가스배출구(44)와; 고형폐기물 수조(4, 5) 내부의 여과망을 통해 여과된 세정유를 배출하는 세정유 출구(45);를 포함하되,
    상기 세정유 출구(45)를 통해 배출된 세정유는 제2 여과기(7)로 공급되며, 제2 여과기(7)를 통해 여과되어 이물질이 분리된 세정유가 다시 고형폐기물 수조(4, 5)로 공급될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는, 열분해유 발전시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    제1 여과기(6) 및 제2 여과기(7)는,
    고형폐기물 수조(4, 5)로부터 세정유가 투입되는 투입구(61)와; 투입된 세정유를 여과시키는 여과망(62)과; 여과된 세정유를 배출하는 배출구(63);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 열분해유 발전시스템.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 열분해기(10)는,
    용융액 투입을 위한 용융액 투입구(101)와; 열분해하여 분해된 유증기를 배출하는 유중기 출구(102)와; 미분해된 슬러지를 배출하는 슬러지 출구(103);를 포함하여 통상의 열분해기로 구성되되,
    상기 열분해기(10)에서 미분해된 슬러지가 침전조(12)에서 침전과정을 거쳐 상등액은 용융기(3)로 순환되고, 침전물은 최종적으로 열분해를 수행하는 고형화기(13)에 정량적으로 공급되는 것을 특징으로 하는, 열분해유 발전시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    순환용융액은,
    상기 열분해기(10)에서 미분해된 슬러지가 침전조(12)에서 침전과정을 거쳐 용융기(3)로 순환된 상등액에 기반한 것인 것을 특징으로 하는, 열분해유 발전시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 침전조(12)는,
    열분해기(10)로부터 용융액을 투입받는 투입구(121)와; 상등액을 순환시키기 위해 배출하는 상등액 출구(122)와; 침전물인 슬러지를 배출하는 슬러지 출구(123);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 열분해유 발전시스템.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 고형화기(13)는,
    열분해 공정의 중단 없이 연속적으로 진행하기 위하여 상기 고형화기(13)는 로터리 킬른형 열분해장치로 정량 투입펌프(12-p, 도 3 참조)로 슬러지투입구(131)에 일정 시간에 일정량의 슬러지가 투입되고,
    상기 고형화기(13)는 회전케이싱(133)을 이용하여 열분해를 수행하되,
    상기 회전케이싱(133) 내부에 투입된 침전물 슬러지가 선입 선출 스크류(133d)의 회전에 의해 후단으로 이송되고 화실(A, Area)의 연소기구의 가열에 의한 열분해로 발생된 유증기는 고형화기(13) 일측에 구성된 유증기 출구(132)를 통해 비점분류기(11)로 공급되며,
    상기 회전케이싱(133)의 회전으로 회전케이싱의 내부 벽면에 부착되어 탄화된 슬러지를 순환 회전용 강구(B)가 회전케이싱(133)과 마찰되는 과정에서 분쇄되도록 하여 탄화물을 획득하되, 상기 탄화물은 회전케이싱(133)의 단부에 확장된 영역으로 형성된 단부영역(133f)에 구비된 여과망(133h)에 의해 강구(B)와 분리되고, 분리된 강구(B)는 강구 스푼(133e)과 강구 순환 스크류(133c)에 의해 입구로 원위치되며,
    상기 탄화물은 단부영역(133f)에서 탄화물 스푼(133i)을 통해 탄화물 배출 스크류(133j)로 이송되되, 탄화물 배출 스크류(133j)를 이용하여 탄화물 배출구(133l)를 통해 탄화물 수조 선택 핸들(133m)에 기반하여 선택된 2기의 탄화물 수조(14, 15) 중 어느 하나로 이송되는 것을 특징으로 하는, 열분해유 발전시스템.
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